Bài 10: Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật - Giải Vở BT Vật lí lớp 9

Bài 10: Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật

A – ÔN TẬP

I - Biến trở

1. Cấu tạo và hoạt động của biến trở

C1: Nhận dạng các loại biến trở. Bộ phận nào có thể chuyển động được trong mỗi loại?

Các loại biến trở:

- Biến trở con chạy: con chạy

- Biến trở tay quay: tay quay

- Biến trở than

C2: Nếu mắc biến trở vào mạch điện ở hai đầu AB thì điện trở của mạch điện không thay đổi điện trở khi dịch chuyển con chạy C.

Vì nếu mắc nối tiếp 2 đầu A, B của cuộn dây này vào mạch điện thì khi dịch chuyển con chạy C, chiều dài cuộn dây có dòng điện chạy qua không thay đổi.

C3: Nếu mắc vào mạch điện ở 2 đầu AN 1 biến trở, khi dịch chuyển con chạy hoặc tay quay C, điện trở của mạch điện cũng thay đổi. Vì chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua sẽ thay đổi và điện trở của biến trở cũng thay đổi theo.

C4: Hoạt động của biến trở:

- Như sơ đồ 10.2a: dịch chuyển con chạy sẽ làm chiều dài thay đổi → điện trở của biến trở thay đổi.

- Như sơ đồ 10.2b: dịch chuyển con chạy sẽ làm chiều dài thay đổi → điện trở của biến trở thay đổi.

- Như sơ đồ 10.2c: dịch chuyển con chạy làm chiều dài thay đổi → điện trở của biến trở thay đổi.

2. Điều chỉnh cường độ dòng điện bằng cách sử dụng biến trở

C5: Vẽ sơ đồ mạch điện ở hình 10.3 sgk vào hình 10.1

C6:

- Đèn sáng hơn khi đẩy con chạy C về phía M vì giá trị điên trở của biến trở giảm dần nên cường độ dòng điện trong mạch tăng lên.

- Ta cần dịch con trở của biến trở tới vị trí M để đèn sáng mạnh nhất vì lúc đó biến trở có điện trở nhỏ nhất nên cường độ dòng điện là lớn nhất.

3. Kết luận

Biến trở là một điện trở có khả năng thay đổi trị số và được dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

II - Những điện trở hay dùng trong kỹ thuật

C7: Lớp than hay lớp kim loại mỏng nhưng lại có điện trở lớn vì những điện trở này được chế tạo bởi một lớp than hay lớp kim loại mỏng phủ ngoài một lõi cách điện nên khi áp điện vào hai đầu thì điện trở tham gia vào mạch sẽ có tiết diện S rất nhỏ. Mặt khác R = ρ. (l/S) nên khi S rất nhỏ thì R rất lớn, có thể lên đến cỡ MΩ.

C8:

- Giá trị của điện trở hình 10.4a sgk là 680 kΩ

- Giá trị điện trở ở hình 10.4b sgk là 27.10² Ω

Giá trị của điện trở ở vòng màu 1 là 20

Giá trị của điện trở ở vòng màu 2 là 7

Giá trị của điện trở ở vòng màu 3 là 10²

Giá trị của điện trở ở vòng màu 4 là sai số 1%

Điện trở có giá trị tổng cộng là 2700 Ω

III - Vận dụng

C9: Các điện trở kĩ thuật cùng loại trong bộ dụng cụ thí nghiệm có giá trị là:

R = 45 × 10² Ω = 4,5 kΩ

Ta có 4 tương đương với màu vàng, 5 tương đương với xanh lục, và đỏ tương đương với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cùng cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.

C10: Biến trở có số vòng dây là:

Dây dẫn có tiết diện là: S = 0,5 mm² = 0,5.10^-6 m²

Tra bảng 1, tr26 sgk, ta có điện trở suất của dây nicrom là ρ = 1,10.10^-6 Ω m

Dây hợp kim có chiều dài là l = R. S/ρ = 20.0,5.10^-6/ (1,1.10^-6) = 9,09 m

Vì dây được quấn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đường kính d = 2 cm = 0,02 m nên một vòng quấn sẽ có chiều dài bằng chu vi của lõi: C = π. d (π = 3,14)

Biến trở có số vòng dây là: N = l/ (π. d) = 145 vòng

B – LÀM BÀI TẬP

I – Bài tập sách bài tập

Câu 10.1 trang 32 Vở BT Vật Lí 9: Công thức tính chiều dài l của dây dẫn được dùng để làm biến trở:

Câu 10.2 trang 33 Vở BT Vật Lí 9:

a. Ý nghĩa của số ghi trên biến trở là 50 Ω - 2,5 A: điện trở lớn nhất của biến trở là 50 Ω và cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được là 2,5 A.

b. Hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở là:

U_max = I_max × R_max = 2,5 × 50 = 125 V.

c. Dây dẫn dùng làm biến trở có tiết diện là:

S = ρ l/R = (1,1.10^-6.50)/50 = 1,1.10^-6 m² = 1,1 mm²

Câu 10.3 trang 33 Vở BT Vật Lí 9:

a. Biến trở có điện trở lớn nhất là:

b) Cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được là:

Câu 10.4 trang 33 Vở BT Vật Lí 9:

Đáp án A. Đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu M.

Câu 10.5 trang 33 Vở BT Vật Lí 9: a. Vẽ sơ đồ mạch điện vào hình 10.2

b. Đèn sáng bình thường thì I = I_Đđm = 0,4 A

Điện trở của biến trở là: R_bt = (12 − 2,5): 0,4 = 23,75 Ω

c. Vì biến trở có điện trở tỉ lệ với số vòng dây quấn biến trở nên khi đèn sáng bình thường thì phần trăm vòng dây của biến trở có dòng điện chạy qua là: (23,75/40).100% = 59,375%

Câu 10.6 trang 33 Vở BT Vật Lí 9:

a. Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R là U_V = U_R = 6 V

Biến trở ghép nối tiếp với R nên I = I_A = I_b = I_R = 0,5A và U_b = U – U_R = 6 V

Biến trở có điện trở là:

b) R có giá trị là:

Để vôn kế chỉ U_V’ = 4,5 V khi điều chỉnh biến trở, thì cường độ dòng điện qua biến trở lúc này là:

Lúc này biến trở có hiệu điện thế là: U_b’ = U – U_R’ = 12 – 4,5 = 7,5 V

Biến trở có giá trị là:

II - Bài tập nâng cao

Câu 10a trang 33 Vở BT Vật Lí 9: Trong biến trở con chạy trong hình 10.1a sgk, để con chạy C ở một vị trí rồi lần lượt mắc nối tiếp vào mạch điện hai đầu A và M, rồi hai đầu A và N của biến trở vào mạch điện thì trong hai lần đó cường độ dòng điện có bằng nhau không? Vì sao?

Lời giải:

Cường độ dòng điện không bằng nhau vì nếu nối tại 2 điểm A và M thì dòng điện không chạy qua cuộn dây nào của biến trở. Khi mắc tại hai điểm A và N thì dòng điện chạy qua tất cả các cuộn dây của biến trở.

Câu 10b trang 34 Vở BT Vật Lí 9: Trong biến trở tay quay hình 10.1b lần lượt mắc hai chốt A và N rồi B và N thì cường độ dòng điện chạy qua mạch có khác nhau không? Vì sao?

Lời giải:

Cường độ dòng điện chạy qua mạch khác nhau vì khi nối tại 2 điểm B và N thì dòng điện không chạy qua cuộn dây nào của biến trở. Còn khi mắc tại hai điểm A và N thì dòng điện chạy qua tất cả các cuộn dây của biến trở.

Bài trước: Bài 9: Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn - Vở BT Vật lí lớp 9 Bài tiếp: Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn- Vở BT Vật lí lớp 9