Giải bài tập trang 54 SGK Vật lý lớp 11: Định luật ôm đối với toàn mạch

Giải bài tập trang 54 SGK Vật lý lớp 11: Định luật ôm đối với toàn mạch

Giải bài tập Vật lý 11: Định luật ôm đối với toàn mạch

. Lời giải hay bài tập Vật Lý 11 này sẽ giúp bạn nắm được những kiến thức cơ bản về bài học và hướng dẫn giải các bài tập trong SGK trang 54. Mời các bạn tham khảo.

Giải bài tập trang 45 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện không đổi, nguồn điện

Giải bài tập trang 49 SGK Vật lý lớp 11: Điện năng, công suất điện

Giải bài tập trang 58 SGK Vật lý lớp 11: Ghép các nguồn điện thành bộ

Giải bài tập SGK Vật lý lớp 11 bài 13: Dòng điện trong kim loại

Tóm tắt kiến thức cơ bản: Định luật ôm đối với toàn mạch

1. Định luật ôm đối với toàn mạch

Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

I = ξ/R_N + r

R_N là điên trở mạch ngoài (ôm)
R là điện trở trong của nguồn điện (ôm)

2. Hiện tượng đoản mạch

Khi điện trở mạch ngoài không đáng kể (R_N = 0) thì cường độ dòng điện chạy trong mạch rất lớn: I = ξ/r, ta nói nguồn điện bị đoản mạch.

3. Hiệu suất của nguồn điện

Ta thấy rằng công của nguồn điện bằng tổng công của dòng điện sản sinh ra ở mạch ngoài và ở mạch trong, do đó công của dòng điện sản sinh ra ở mạch ngoài có ích. Từ đó, ta có công thức tính hiệu suất của nguồn điện là

H = A_{Có ích}/A = U_NIt/ξ.It = U_N/ξ (100%)

Giải bài tập trang 54 SGK Vật lý lớp 11

Câu 1. Định luật ôm cho toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín nào? Phát biểu định luật và viết hệ thức biểu thị định luật đó.

Trả lời

• Định luật ôm cho toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động và điện trở trong r mắc với mạch ngoài bao gồm các vật dẫn có điện trở tương đương R_N nối liền với hai cực của nguồn điện.
• Phát biểu định luật: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.
• Hê thức biểu thi định luật: ξ = I(R_N + r) hay I = ξ/R_N + r

Câu 2. Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là gì? Phát biểu mối liên hệ giữa suất điện động của nguồn điện và các độ giảm điện thế của các đoạn mạch trong mạch điện kín.

Trả lời:

• Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là tích của cường độ dòng điện với điện trở của đoạn mạch đó.
• Mối liên hệ: Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong.

Câu 3. Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào và có thề gây ra những tác hại gì? Có cách nào để tránh được hiện tượng này?

Trả lời: Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi điện trở mạch ngoài không đáng kể (R_N = 0) dẫn đến cường độ dòng điện chạy trong mạch rất lớn. Khi có hiện tượng đoản mạch thì sẽ làm nóng hoặc cháy các thiết bị dùng điện và có thể gây ra hỏa hoạn. Để tránh không xảy ra hiện tượng này, người ta thường mắc các cầu chì hoặc thiết bị ngắt điện tự động nhằm ngắt điện kịp thời khi hiện tượng đoản mạch xảy ra.

Câu 4. Trong mạch điện kín thì hiệu điện thế mạch ngoài U_N phụ thuộc như thế nào vào điện trở R_N của mạch ngoài?

A. U_N tăng khi R_N tăng.
B. U_N tăng khi R_N giảm.
C. U_N không phụ thuộc vào R_N.
D. U_N lúc đầu giảm sau đó tăng dần khi R_N tăng dần từ 0 tới vô cùng.

Trả lời: Chọn A. U_N = IR_N nên U_N tăng khi R_N tăng.

Câu 5. Mắc một điện trở 14 (ôm) vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong là 1(ôm) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện này là 8,4 V.

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện.
b) Tính công suất của mạch ngoài và công suất của nguồn điện khi đó.

Trả lời:

a) Cường độ dòng điện I = U/R_N = 8,4/14 = 0,6 A

=> ξ = I(R_N + r) = IR_N + Ir = 8,4 + 0,6.1 = 9 V

b) P = UI = 8,4.0,6 = 5,04 W

P_ng = ξ.I = 9.0,6 = 5,4 W.

Câu 6. Điện trở trong của một acquy là 0,06 Ω trên vỏ của nó ghi là 12 V. Mắc vào hai cực của nó một bóng đèn ghi 12 V – 5 W.

a) Chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sang bình thường và tính công suất tiêu thụ thực tế.
b) Tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này.

Trả lời:

a) Điện trở định mức của nguồn điện trong trường hợp này là Rđ = Uđ² = 29,9 Ω

Do đó cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là I = ξ/(Rđ + r) ≈ 0,4158 A, gần bằng cường độ dòng điện định mức của đèn nên đền gần như sáng bình thường.

b) H ≈ 99,8 %

Câu 7. Nguồn điện có suất điện động là 3 V và có điện trở trong là 2 Ω. Mắc song song hai bóng đèn như nhau có cùng điện trở là 6 Ω vào hai cực của nguồn điện này.

a) Tính công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn.
b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì bóng đèn còn lại sang mạnh hay yếu hơn so với trước đó.

Trả lời:

a) Điện trở tương đương của mạch ngoài là R₁ = 3 Ω.

Cường độ dòng điện mạch chính là I₁ = 0,6 A.

Cường độ dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn là Iđ1 = 0,3 A. Do đó công suất tiêu thụ điện năng của mỗi bóng đèn là Pđ = 0,54 W.
b) Khi tháo bỏ một bóng đèn thì điện trở mạch ngoài là R₂ = 6 Ω và cường độ dòng điện chạy qua đèn Iđ2 = 0,375 A, nên bóng đèn sáng mạnh hơn trước đó.