Bài 5: Đoạn mạch song song - Giải Bài tập Vật lí lớp 9

A – ÔN TẬP

I - Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch song song

1. Ôn lại kiến thức lớp 7

Đoạn mạch có 2 bóng đèn được mắc song song với nhau:

+ Cường độ dòng điện qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện qua các mạch thành phần: I = I₁ + I₂

+ Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch thành phần: U = U₁ = U₂

2. Đoạn mạch gồm 2 điện trở song song:

C1: Hai điện trở R1 và R₂ được mắc song song với nhau. Ampe kế đo cường độ dòng điện chạy trong mạch chính. Vôn kế đo hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở cũng là hiệu điện thế của toàn mạch.

C2: Chứng minh rằng hệ thức I₁/I₂ = R₂/R₁ có tồn tại

Vì hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ nên U = U₁ = U₂

=> U = I₁R₁ = I₂R₂ → I₁/I₂ = R₂/R₁ (ĐPCM)

II - Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

1. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song

C3:

I = U/R; I₁ = U₁/R_1; I₂ = U₂/R₂

Ta lại có I = I₁ + I₂; U = U₁ = U₂

Từ đó suy ra:

2. Thí nghiệm kiểm tra

+ Khi R₁ song song R₂ thì I_AB = 0,5A

+ Khi thay 2 điện trở trên bằng điện trở tương đương thì I’_AB = 0,5A

So sánh: cường độ dòng điện chạy qua mạch trong 2 trường hợp trên có giá trị nhau.

3. Kết luận

Đoạn mạch có hai điện trở được mắc song song thì nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng nghịch đảo các điện trở thành phần.

Lưu ý: Các dụng cụ điện có cùng hiệu điện thế định mức sẽ được mắc song song vào mạch điện. Như vậy chúng có thể hoạt động bình thường và sử dụng độc lập với nhau khi hiệu điện thế định mức của các dụng cụ điện bằng hiệu điện thế của mạch điện.

III - Vận dụng

C4:

- Đèn mắc song song với quạt vào nguồn điện 220V để chúng hoạt động bình thường.

- Sơ đồ mạch điện như hình 5.1

- Quạt vẫn vẫn hoạt động bình thường khi đèn không hoạt động vì quạt vẫn được mắc vào hiệu điện thế trên và chúng hoạt động độc lập với nhau.

C5:

- Đoạn mạch có điện trở tương đương là:

Vì R₁ song song với R₂ nên điện trở tương đương R₁₂ là:

- Điện trở tương đương RAC của đoạn mạch mới khi mắc thêm điện trở R3 là:

R_AC nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần.

* Lưu ý: khi có 3 điện trở song song thì điện trở tương đương của đoạn mạch sẽ được tính theo công thức:

Nếu mắc song song các điện trở bằng nhau thì R_tđ = R/3

B – LÀM BÀI TẬP

I – Bài tập sách bài tập

Câu 5.1 trang 16 Vở BT Vật Lí 9:

a. Đoạn mạch có điện trở tương đương là:

b. Các Ampe kế có số chỉ là:

- Cường độ dòng điện qua mạch chính:

Do R₁ // R₂ nên U₁ = U₂ → U_V = 12V

=> I₁ = U₁/R₁ = 12/15 = 0,8A; I₂ = U₂/R₂ = 12/10 = 1,2A

Vậy Ampe kế của cả mạch chỉ 2A, ampe kế 1 chỉ 0,8A, ampe kế 2 chỉ 1,2A.

Câu 5.2 trang 16 Vở BT Vật Lí 9:

a. Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch là:

U_AB = U₁ = I₁.R₁ = 0,6.5 = 3V

b. Đoạn mạch có cường độ dòng điện là:

Câu 5.3 trang 17 Vở BT Vật Lí 9:

Tóm tắt đề bài:

R₁ = 20 Ω; R₂ = 30Ω; I_A = 1,2A; I_A1 =? ; I_A2 =?

Lời giải:

Câu 5.4 trang 17 Vở BT Vật Lí 9:

Đáp án B:

- Điện trở R₁ có hiệu điện thế tối đa là: U_1max = R₁.I_1max = 15.2 = 30V

- Điện trở R₂ có hiệu điện thế tối đa là: U_2max = R₂.I_2max = 10.1 = 10V

Vì 2 điện trở song song với nhau nên hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở sẽ có giá trị như nhau. Do đó, hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch là:

U_max = U_2max = 10V

Câu 5.5 trang 17 Vở BT Vật Lí 9:

a. Điện trở R₂ là:

Điện trở tương đương của toàn mạch là:

Do R₁ // với R₂ nên:

b. Ampe kế A₁ và A₂ có số chỉ là:

Câu 5.6 trang 17 Vở BT Vật Lí 9:

a. Điện trở tương đương của đoạn mạch:

Vì R₁, R₂, R₃ song song nên ta có:

b. Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính và từng mạch rẽ là:

Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính là: I = U/R_tđ = 12/5 = 2,4A

Vì R₁ mắc song song với R₂ và R₃ nên U₁ = U₂ = U₃ = U

Cường độ dòng điện của từng mạch rẽ là:

II – Bài tập nâng cao

Câu 5a trang 17 Vở BT Vật Lí 9:

Điện trở R₁ = 20Ω được mắc nối tiêp với điện trở R₂ = 30Ω. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch này?

A. 12Ω B. 0,8Ω C. 50Ω D. 600Ω

Tóm tắt đề bài:

R₁ = 20Ω; R₂ = 30Ω; R₁ nt R₂; R_tđ =?

Lời giải:

R₁ và R₂ được mắc nối tiếp với nhau nên R_tđ = R₁ + R₂ = 20 + 30 = 50Ω

Đáp án C

Câu 5b trang 18 Vở BT Vật Lí 9:

Cho mạch điện được lắp như sơ đồ hình 5.2.

R₁ = 5Ω; Ampe kế chỉ 0,5A; Vôn kế chỉ 6V. Tìm điện trở R₂ theo 2 cách.

Tóm tắt đề bài:

R₁ = 5Ω; U = 6V; I = 0,5A; R₁ // R₂

R₂ =? theo 2 cách.

Lời giải:

Vì R₁ // R₂ nên U = U₁ = U₂ = 6V

=> Đề bài bị sai vì cường độ dòng mạch chính phải lớn hơn cường độ dòng điện mạch rẽ.