Giải bài 12.15, 12.16, 12.17 trang 37 Sách bài tập Vật lý 9

Bài 12.15 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên hai bóng đèn dây tóc Đ₁ và Đ₂ có ghi số tương ứng là 3V-1,2W và 6V-6W. Cần mắc hai đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U=9V để hai đèn này sáng bình thường.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện thỏa mãn yêu cầu nói trên và giải thích vì sao khi đó hai đèn có thể sáng bình thường.

b. Tính điện trở của mỗi bóng đèn và của biến trở khi đó.

c. Tính công suất điện của biến trở khi đó.

Trả lời:

a) Sơ đồ mạch điện như hình dưới đây:

Vì U = U_Ib + U₂ = 9V. Nên mắc bóng đèn (Đ₁ // biến trở) và nối tiếp với bóng đèn Đ₂ thì đèn sáng bình thường

b) Điện trở của mỗi đèn và biến trở khi đó:

 ({R_1} = {{U_1^2} over {{P_1}}} = {{{3^2}} over {1,2}} = 7,5Omega)

({R_2} = {{U_2^2} over {{P_2}}} = {{{6^2}} over 6} = 6Omega)

Cường độ dòng điện qua mạch:

 (I = {I_2} = {I_{1b}} = {wp  over {{U_2}}} = {6 over 6} = 1{ m{A}})

Cường độ dòng điện qua đèn Đ₁:

(I = {{{wp _1}} over {{U_1}}} = {{1,2} over 3} = 0,4{ m{A}})

Cường dộ dòng điện qua biến trở :

I_b = I_1b – I₁ = 1 – 0,4 = 0,6A

Điện trở qua biến trở: ({R_b} = {{{U_b}} over {{I_b}}} = {3 over {0,6}} = 5Omega )

c) Công suất của biến trở khí đó:

 ({wp _b} = {{{U^2}} over {{R_b}}} = {{{3^2}} over 5} = 1,8W)

Bài 12.16 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Chứng minh rằng đối với đoạn mạch gồm các dụng cụ điện mắc nối tiếp hay mắc song song thì công suất điện của đoạn mạch bằng tổng công suất điện của các dụng cụ mắc trong mạch.

Trả lời:

Một đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

(wp  = U.I = {I^2}.R = {I^2}left( {{R_1} + {R_2}} ight) = {I^2}{R_1} + {I^2}{R_2})

 (Rightarrow wp  = {wp _1} + {wp _2})

Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song:

({wp _b} = {{{U^2}} over R} = {U^2}left( {{1 over {{R_1}}} + {1 over {{R_2}}}} ight) = {{{U^2}} over {{R_1}}} + {{{U^2}} over {{R_2}}} = {wp _1} + {wp _2})

( Rightarrow wp  = {wp _1} + {wp _2})

Bài 12.17 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên bóng đèn dây tóc Đ₁ có ghi 220V-100W, Trên bóng đèn dây tóc Đ₂ có ghi 220V-75W.

a. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch song song này và cường độ dòng điện trong mạch chính.

b. Mắc hai đèn trên đây nối tiếp với nhau rồi mắc đoạn mạch này vào hiệu điện thế 220V. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đèn và công suất điện của đoạn mạch nối tiếp này, cho rằng điện trở của mỗi đèn khi đó bằng 50% điện trở của đèn đó khi sáng bình thường.

Trả lời:

a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ₁ và Đ₂:

 ({R_1} = {{U_1^2} over {{wp _1}}} = {{{{220}^2}} over {100}} = 484Omega )

 ({R_2} = {{U_2^2} over {{wp _2}}} = {{{{220}^2}} over {75}} = 645,3Omega )

Điện trở toàn mạch song song:

({1 over R} = {1 over {{R_1}}} + {1 over {{R_2}}} = {1 over {484}} + {1 over {645,3}} Rightarrow R = 276,6Omega )

Công suất của đoạn mạch :

({wp _b} = {{{U^2}} over R} = {{{{220}^2}} over {276,6}} = 175W)

Cường độ dòng điện mạch chính:

(I = {U over R} = {{220} over {276,6}} = 0,795{ m{A}})

b) Điện trở tương đương của toàn mạch nối tiêp:

R = R₁ + R₂ = 484 + 645,3 = 1129,3Ω

Cường độ dòng điện qua mạch:

(I = {U over R} = {{220} over {1129,3}} approx 0,195{ m{A}} Rightarrow I = {I_1} = {I_2} = 0,195{ m{A}})

Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ₁ và Đ₂:

U₁ = I.R₁ = 0,195.484 = 94,38V

U₂ = I.R₂ = 0,195.645,3 = 125,83V

Công suất của đoạn mạch:

({wp _1} = {{U_1^2} over {{R_1}}} = {{94,{{38}^2}} over {{{484} over 2}}} = 36,8W)

({wp _2} = {{U_2^2} over {{R_2}}} = {{125,{{83}^2}} over {645,3}} = 49W)

(Rightarrow wp  = 36,8 + 49 = 86,8W)

Zaidap.com