Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ - Giải BT Vật Lí 11
Bài 3 (trang 58 SGK Vật Lý 11): Trình bày cách ghép các nguồn điện thành bộ nguồn nối tiếp và thành bộ nguồn song song. Trong từng trường hợp hãy viết công thức tính suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của nó.
Bài giải:- Bộ nguồn nối tiếp gồm các nguồn (ℰ 1;r1), ( ℰ 2;r2)…… (ℰ n;rn) ghép nối tiếp bằng cách ghép cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện tiếp sau tạo thành một dãy liên tiếp.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
ℰ b= ℰ 1+ ℰ 2+….. + ℰ n
Rb=r1+r2+... +rn
Trường hợp bộ nguồn gồm n nguồn giống nhau có cùng suất điện động ℰ và điện trở trong r ghép nối tiếp thì: ℰ b=n. ℰ và rb=n. r
- Bộ nguồn song song là bộ nguồn n nguồn giống nhau, trong đó cực dương của các nguồn được nối với một điểm A và cực âm của các nguồn được nối vào cùng một điểm B
- Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn: ℰ b= ℰ và rb=r/n
Bài 4 (trang 58): Một ắc quy có suất điện động và điện trở trong là ℰ =6V và r=0,6Ω. Sủa dụng ắc quy này để thắp sáng bóng đèn có ghi 6V-3W. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch (hình 10.8) và hiệu điện thế giữa hai cực của ắc quy khi đó.
Bài giải:
Điện trở của bóng đèn:
Cường độ dòng điện chạy trong mạch:
Xét đoạn mạch AB chứa nguồn (E, r) ta có:
→ Hiệu điện thế giữa hai cực của Ắc quy:
Đáp số: I = 0,48A; U = 5,712V
Bài 5 (trang 58): Hai nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là E1 = 4,5V, r1 = 3Ω; E2 = 3V; r2 = 2Ω. Mắc hai nguồn điện thành mạch điện kín như sơ đồ hình 10.6. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế UAB
Bài giải:
Giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình vẽ.
Khi đó cả hai nguồn đều là nguồn phát (có chiều dòng điện đi ra từ cực dương)
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta được:
→ Dòng điện có chiều đúng với chiều giả sử.
Xét đoạn mạch AB chứa nguồn (E1, r1) ta có:
→ Hiệu điện thế: UAB = E1 – I. r1 = 4,5 – 1,5.3 = 0V
Đáp án: I = 1,5A; UAB = 0V
Bài 6 (trang 58): Trong mạch điện có sơ đồ như hình 10.7, hai pin có cùng suất điện động E = 1,5V và điện trở trong r = 1Ω. Hai bóng đèn giống nhau có cùng số ghi trên đèn là 3V - 0,75W. Cho rằng điện trở của các đèn không thay đổi theo nhiệt độ.
a) Các đèn có sáng bình thường không? Tại sao?
b) Tính hiệu suất của bộ nguồn.
c) Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin.
d) Nếu tháo bớt một đèn thì đèn còn lại có công suất tiêu thụ điện năng là bao nhiêu?
Bài giải:Điện trở của mỗi bóng đèn:
Vì mạch ngoài chứa 2 đèn giống nhau mắc song song nên điện trở tương đương mạch ngoài là: RN = R/2 = 12/2 = 6Ω.
Cường độ dòng điện qua mạch chính:
(vì có 2 nguồn (E, r) ghép nối tiếp nên Eb = 2E, rb = 2r)
a) Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi đèn: Uđ = I. RN = 0,375.6 = 2,25V
Nhận xét: Uđ < Uđm = 3V nên hai đèn sáng mờ hơn bình thường.
b) Hiệu suất của bộ nguồn:
c) Vì hai nguồn giống nhau ghép nối tiếp nên hiệu điện thế giữa hai cực mỗi pin:
d) Nếu tháo bỏ một bóng đèn mạch ngoài chỉ còn 1 đèn nên điện trở mạch ngoài lúc này là: R’N = 12ω
Hiệu điện thế ở hai đầu đèn lúc này:
U’đ = I. R’N = 0,214.12 = 2,568V
Nhận xét: U’đ > Uđ (2,568V > 2,25V) nên đèn còn lại sẽ sáng mạnh hơn lúc trước.
Đáp số:
a) đèn sáng yếu hơn bình thường;
b) H =75%
c) U1pin = 1,125V;
d) sáng mạnh hơn lúc trước.
Bài trước: Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch - Giải BT Vật Lí 11