Thí Nghiệm Định Luật Ôm Cho Toàn Mạch / TOP 15 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 6/2023 # Top View

NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨCâu 01Công của dòng điện là gì ? Hãy phát biểu định luật Jun-Lenxơ.Trả lời câu 01 Công của dòng điện chạy qua một đọan mạch là công của lực điện làm di chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đọan mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đọan mạch đó.A = q.U = U.I.tNHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨCâu 02Suất phản điện của máy thu điện là gì ? Cùng một dòng điện chạy qua dây dẫn và dây tóc một bóng đèn. Tại sao dây tóc thì nóng đến sáng trắng mà dây dẫn hầu như không nóng lên ? Trả lời câu 02 Suất phản điện của máy thu điện được xác định bằng điện năng mà dụng cụ chuyển hóa thành dạng năng lượng khác, không phải là nhiệt, khi có một đơn vị điện tích dương chạy qua máy.

Trả lời câu 02 Vì dây tóc bóng đèn có điện trở lớn, còn dây dẫn có điện trở nhỏ, nhiều khi là không đáng kể. I. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Mạch điện kín đơn giản nhất gồm một nguồn điện (pin, acquy, hoặc máy phát điện) và một điện trở R, là điện trở tương đương của mạch ngoài bao gồm các vật dẫn nối liền hai cực của nguồn điện có suất điện động ? và điện trở trong r. I. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Giả sử dòng điện chạy qua trong mạch có cường độ I thì trong khỏang thời gian t có điện lượng q = I.t chuyển qua mạch. Nguồn điện đã thực hiện công A như sau : A = q.? = ?.I.t ? I. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Nguồn điện đã thực hiện công A như sau : A = q.? = ?.I.t ? Cũng trong khỏang thời gian t đó nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngòai R và điện trưởng trong r, theo định luật Jun – Lenxơ ta có : Q = RI2t + rI2t ?I. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Nguồn điện đã thực hiện công A như sau : A = q.? = ?.I.t ? Cũng trong khỏang thời gian t đó nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngòai R và điện trưởng trong r, theo định luật Jun – Lenxơ ta có : Q = RI2t + rI2t ? Theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch phải bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp nghĩa là Q = A. Từ ? và ? ta có : ?.I.t = RI2t + rI2t I. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch phải bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp nghĩa là Q = A. Từ ? và ? ta có : ?.I.t = RI2t + rI2t ?.I.t = RI2t + rI2t hay ? = IR + Ir ? = I(R + r) Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong. I. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH ? = I(R + r) 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. ? Định luật Ôm đối với toàn mạchI. ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH Nếu gọi U = I.R là hiệu điện thế mạch ngoài, khi đó ta có : ? = IR + Ir ? U = ? – I.r Hiệu điện thế mạch ngoài cũng là hiệu điện thế UAB giữa cực dương và cực âm của nguồn điện Nếu điện trở trong của nguồn điện rất nhỏ, không đáng kể (?r ? 0), hoặc mạch hở ( I = 0), thì : U = ? II. HIỆN TƯỢNG ĐOẢN MẠCH? Công thức Định luật Ôm đối với toàn mạch Nếu điện trở mạch ngoài nhỏ không đáng kể, theo công thức (1), cường độ dòng diện sẽ rất lớn và chỉ phụ thuộc vào suất điện động ? và điện trở trong r của chính nguồn điện, biểu thức (2). ?? Ta nói rằng, nguồn điện bị đoản mạch (hay ngắn mạch). III. TRƯỜNG HỢP MẠCH NGOÀI CÓ MÁY THU ĐIỆN Giả sử trong mạch kín nói trên có thêm máy thu điện (acquy cần nạp điện) mắc nối tiếp với điện trở R. III. TRƯỜNG HỢP MẠCH NGOÀI CÓ MÁY THU ĐIỆN Máy thu điện có suất phản điện ?p và điện trở rp. Dòng điện I đi vào cực dương của máy thu điện. Khi đó ta có : ? – ?p = I (R + r + rp) Công thức trên biểu thị định luật Ôm đối với toàn mạch chứa nguồn và máy thu điện mắc nối tiếp.IV. HIỆN SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN Công suất toàn phần của nguồn điệnbằng tổng công của dòng điện sản sinh ra ở mạch ngoài và ở mạch trong, trong đó chỉ có công của dòng điện sản sinh ra ở mạch ngoài là công có ích. Khi đó hiệu suất của nguồn điện được tính theo công thức : CỦNG CỐ BÀICâu 01 Chọn câu đúng : Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì hiệu điện thế mạch ngoài :A. tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy trong mạch.B. tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy trong mạch.C. tăng khi cường độ dòng điện chạy trong mạch tăng.D. giảm khi cường độ dòng điện chạy trong mạch tăng.CỦNG CỐ BÀICâu 02 Chọn phương án đúng : Người ta mắc hai cực của một nguồn điện với một biến trở. Thay đổi điện trở của biến trở, đo hiệu điện thế U giữa hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện I chạy qua mạch, người ta vẽ được đồ thị như hình dưới. Từ đó tìm được giá trị của suất điện động ? và điện trở trong r của nguồn là : A. ? = 4,5V; r = 4,5?? B. ? = 4,5V; r = 0,25? C. ? = 4,5V; r = 1? D. ? = 9V; r = 4,5 ?

Định luật Ôm cho toàn mạch là định luật được đặt theo tên của nhà vật lí Georg Simon Ohm (1789 – 1854) người Đức nêu lên mối quan hệ giữa cường độ dòng điện trong mạch với suất điện động của nguồn điện và điện trở của toàn mạch.

Định luật Ôm đối với đoạn mạch có dòng điện

Xét đoạn mạch AB chứa điện trở R, đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế là U, khi đó cường độ dòng điện trong mạch là I liên hệ với U thông qua biểu thức:

Với: – I: chúng ta hiểu là cường độ dòng điện (A) – U: được hiểu là điện áp (hiệu điện thế) giữa hai đầu đoạn mạch (V) – R: được hiểu là điện trở tương đương của đoạn mạch (Ω)

Các loại đoạn mạch

1. Đoạn mạch có điện trở mắc nối tiếp

2. Đoạn mạch có các điện trở mắc song song

Định luật Ôm đối với toàn mạch

Toàn mạch đơn giản là mạch kín gồm điện trở tương đương của mạch ngoài R và một nguồn điện có suất điện động E, điện trở bên trong của nguồn là r. Giả sử cường độ dòng điện không đổi trong mạch là I, khi đó trong khoảng thời gian t lượng điện tích (điện lượng) nguồn dịch chuyển trong mạch là q=It

Công của nguồn điện: Ang=Eq=E.I.t

Theo Định luật Jun-Lenxơ nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở trong khoảng thời gian t:​

Q=I2(R+r)t​

Bỏ qua sự truyền nhiệt ra ngoài môi trường, áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có

Với – U=I.R: điện áp (hiệu điện thế) của mạch ngoài hoặc độ giảm điện thế mạch ngoài (V) – I.r: độ giảm điện thế của mạch trong (V)

Định luật Ôm cho toàn mạch

Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng độ giảm điện thế ở mạch ngoài và độ giảm điện thế ở mạch trong.

Biểu thức Định luật Ôm cho toàn mạch

E=I(R+r) (*)​

Trong đó:

E: suất điện động của nguồn điện (V)

R: điện trở tương đương của mạch ngoài (Ω)

r: điện trở trong của nguồn (Ω)

I: cường độ dòng điện trong mạch (A)

Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch)

Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng vật lí xảy ra khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể (R ≈ 0) trong thực tế hiện tượng đoản mạch chính là hiện tượng xảy ra khi nối cực âm với cực dương của nguồn điện mà không qua thiết bị tiêu thụ điện.

Như vậy là các bạn đã vừa tham khảo xong về định luật ôm, có thể bạn cần xem các mẫu sơ đồ tư duy cùng phần mềm tạo ra nó hoặc những công thức hay từ môn toán, những bài văn thuyết minh phổ biến nhất tại môn văn

Khi pin Lơ-clan-sê (pin thường dùng) được sử dụng một thời gian dài thì điện trở trong phin tăng lên đáng kể và dòng điện mà pin sinh ra trong mạch điện kín trở nên khá nhỏ. Định luật Ôm (Ohm) cho toàn mạch và Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng cùng nội dung trong bài viết này sẽ giải thích mối quan hệ giữa cường độ dòng điện trong đoạn mạch kín với điện trở trong của nguồn điện cùng các yếu tố khác của mạch điện.

I. Thí nghiệm

* Toàn mạch là một mạch kín gồm: Nguồn điện nối với mạch ngoài là các vận dẫn có điện trở tương đương R.

* Mắc mạch như hình vẽ:

– Trong đó, ampe kế (có điện trở rất nhỏ) đo cường độ I của dòng điện chạy trong mạch điện kín, vôn kế (có điện trở rất lớn) đo hiệu điện thế mạch ngoài U N và biến trở cho phép thay đổi điện trở mạch ngoài.

– Thí nghiệm được tiến hành với mạch điện này cho các giá trị đo I và U N như bảng sau:

– Các giá trị đo này được biểu diễn bằng đồ thị sau:

II. Định luật ôm đối với toàn mạch

* Thiết lập định luật Ôm cho toàn mạch

– Tích của cường độ dòng điện và điện trở được gọi là độ giảm điện thế. Nên tích IR N còn được gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.

– Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

* Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch:

– Trong đó:

I: Cường độ dòng điện của mạch kín (A)

E: Suất điện động (V)

R N: Điện trở ngoài (Ω)

r: Điện trở trong (Ω)

* Phát biểu định luật Ôm với toàn mạch:

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

– Lưu ý:

E = U N khi r = 0 hoặc mạch hở I=0.

– Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.

– Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn (max) và gây chập mạch điện dẫn đến nguyên nhận của nhiều vụ cháy (R N ≈ 0):

2. Định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng

– Công của nguồn điện sản ra trong thời gian t: A = E.It

– Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch: Q = (R N + r)I 2 t

– Theo định luật bảo toàn năng lượng thì: A = Q ⇔ chúng tôi = (R N + r)I 2 t

⇒ Định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.

– Công thức Hiệu suất của nguồn điện:

(A CI = Công có ích).

– Nếu mạch ngoài chỉ có điện trở R N:

IV. Bài tập vận dụng Định luật Ôm cho toàn mạch và định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng.

– Định luật ôm đối với toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín đơn giản nhất gồm nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r, mạch ngoài gồm các vật dẫn có điện trở tương đương R N

– Phát biểu định luật Ôm cho toàn mạch: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

– Hệ thức biểu thị định luật Ôm đối với toàn mạch: hay

– Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là tích của cường độ dòng điện chạy trong mạch với điện trở của mạch: U N=I.R N

– Mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và các độ giảm điện thế của các đoạn mạch trong mạch điện kín:

– Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

◊ Hiện tượng đoản mạch xảy ta khi nối hai cực của một nguồn điện bằng một dây dẫn có điện trở rất nhỏ . Khi đó dòng điện trong mạch có cường độ rất lớn và có hại

◊ Biện pháp phòng tránh:

– Mỗi thiết bị điện cần sử dụng công tắc riêng;

– Tắt các thiết điện (rút phích cắm) ngay khi không còn sử dụng;

– Nên lắp cầu chì ở mỗi công tắc, nó có tác dụng ngắt mạch ngay khi cường độ dòng điện qua cầu chì quá lớn.

Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch ngoài U N phụ thuộc như thế nào vào điện trở R N của mạch ngoài?

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 đến vô cùng.

◊ Chọn đáp án: A. U N tăng khi R N tăng

– Ta có:

– Như vậy, khi R N tăng thì giảm và U N tăng.

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện.

b) Tính công suất mạch ngoài và công suất của nguồn điện khi đó.

a) Cường độ dòng điện trong mạch:

– Suất điện động của nguồn điện: ξ = I.RN + I.r = UN + I.r = 8,4 + 0,6.1 = 9(V).

b) Công suất mạch ngoài : Ρmạch = U.I = 8,4.0,6 = 5,04(W).

– Công suất của nguồn điện: Ρnguồn = ξ.I = 9.0,6 = 5,4(W).

a) Hãy chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sáng bình thường và tính công suất tiêu thụ điện thực tế của bóng đèn khi đó.

b) Tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này.

a) Theo bài ra, bóng đèn có ghi 12V – 5W ⇒ hiệu điện thế định mức của bóng là U đm = 12V, công suất định mức của bóng là P đm = 5W.

⇒ Điện trở của bóng đèn là:

– Cường độ dòng điện định mức chạy qua bóng đèn là:

– Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn khi này: U = I.R = 0,4158.28,8 = 11,975(V).

– Giá trị này gần bằng hiệu điện thế định mức ghi trên bóng đèn, nên ta sẽ thấy đèn sáng gần như bình thường.

– Công suất tiêu thụ của bóng đèn khi này là: P = U.I = 11,975.0,4158 ≈ 4,98(W).

b) Hiệu suất của nguồn điện là: .100% .100% = 99,8%.

a) Tính công suất tiêu thụ điện của mỗi bóng đèn .

b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì bóng đèn còn lại sáng mạnh hơn hay yếu hơn so với trước đó.

a) Điện trở tương đương của hai bóng đèn:

– Cường độ dòng điện trong mạch:

– Vì hai đèn giống nhau mắc song song nên cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I đ1 = I đ2 = I/2 = 0,3(A).

b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn (giả sử tháo bỏ đèn 2):

– Cường độ dòng điện trong mạch:

– Công suất tiêu thụ của bóng đèn 1: P đ1 = R đ1.I’ 2đ1 = 6.0,375 2 ≈ 0,84(W).

⇒ Đèn còn lại sẽ sáng hơn lúc trước.

Bài tập ví dụ

Bài tập 1: Khi mắc điện trở R1 = 5 Ω vào hai cực của nguồn điện thì hiệu điện thế mạch ngoài là U1 = 10 V, nếu thay R1 bởi điện trở R2 = 11 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài là U2 = 11 V. Tính suất điện động của nguồn điện.

Phương pháp giải:

Ở dạng bài tập này khác với các bài tập ở chuyên đề trước là mạch điện lúc này không chỉ có điện trở mà lúc này mạch còn có nguồn và điện trở bên trong nguồn điện. Nên công thức của điện luật Ohm cũng có một chút khác biệt.

Công thức định luật Ohm cho toàn mạch:

Eb = I(R + rb)

Trong đó:

Eb : suất điện động của bộ nguồn điện (V)

rb

: điện trở trong của bộ nguồn điện (Ω)

R : điện trở tương đương của mạch ngoài (Ω)

Ngoài ra, khi đề yêu cầu tính điện áp (hay hiệu điện thế) của mạch ngoài thì ta tính theo công thức sau:

U = IR = Eb – Irb

Irb: được gọi là độ giảm hiệu điện thế trong mạch (V)

Lời giải:

Khi mắc điện trở R1 vào hai cực của nguồn điện thì:

(I_1=frac{U_1}{R_1}=frac{10}{5}=2: (A)) (Rightarrow E = U_1+I_1r=10+2r: : : : (1))

Tương tự khi mắc điện trở R2 vào hai cực của nguồn điện thì:

(I_2=frac{U_2}{R_2}=frac{11}{11}=1: (A)) (Rightarrow E = U_2+I_2r=11+r: : : : (2))

Từ (1) và (2) ta có:

(left{begin{matrix} E = 12 : (V)\ r = 1: Omega end{matrix}right.)

Bài tập 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: 

Biết E = 4,5 V, r = 1 Ω, R1 = 3 Ω, R2 = 6 Ω

a. Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các điện trở. 

b. Công suất của nguồn, công suất tiêu thụ ở mạch ngoài, công suất hao phí và hiệu suất của nguồn.

Lời giải: 

a. Điện trở tương đương của toàn mạch là: 

(R_{td}=frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=frac{3.6}{3+6}=2: Omega)

Dòng điện chính của mạch là:

(I=frac{E}{R_{td}+r}=frac{4,5}{2+1}=1,5: (A))

Hiệu điện thế mạch ngoài của đoạn mạch là: 

Ung = I.Rtđ = 1,5.2 = 3 (V)

Dòng điện đi qua các điện trở lần lượt là:

(I_1=frac{U_1}{R_1}=frac{U_{ng}}{R_1}=frac{3}{3}=1 : (A))

⇒ I2 = I – I1 = 1,5 – 1 = 0,5 (A)

b. Công suất của nguồn: 

Pnguồn = E.I = 4,5.1,5 = 6,75 W 

Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là: 

Png = Ung.I = 3.1,5 = 4,5 W

Công suất hao phí do toả nhiệt trên nguồn:

Php = I2r = 1,52.1 = 2,25 W

Hiệu suất của nguồn là:

(H=frac{P_{ng}}{P_{nguon}}=frac{4,5}{6,75}=0,67=67 %)

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ: 

Biết E = 24 V, r = 1 Ω, R1 = 3 Ω, R2 = R3 = R4 = 6 Ω, RA = 0.

a. Tìm số chỉ của Ampe kế.

b. Xác định hiệu suất của nguồn.

Lời giải:

a. Do RA = 0 nên ta chập A và D lại với nhau và được mạch tương đương sau:

Ta có: 

(R_{12}=frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=frac{3.6}{3+6}=2: (Omega ))

(R_{124}=R_{12}+R_4=2+6=8: (Omega )) (Rightarrow R=frac{R_{124}R_3}{R_{124}+R_3}=frac{8.6}{8+6}=frac{24}{7}: (Omega ))

Dòng điện mạch chính là:

(I=frac{E}{R+r}=frac{24}{frac{24}{7}+1}=frac{168}{31}: (Omega ))

Ta có: 

(U_{124}=U_{AB}=I.R = frac{168}{31}.frac{24}{7}=frac{576}{31}: (V)) (Rightarrow I_{12}=I_{124}=frac{U_{124}}{R_{124}}=frac{frac{576}{31}}{8}=frac{72}{31}: (A))

Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 là: 

(U_1=U_{12}=I_{12}.R_{12}=frac{72}{31}.2=frac{144}{31}: (V)) (Rightarrow I_1=frac{U_1}{R_1}=frac{frac{144}{31}}{3}=frac{48}{31}: (A))

Ampe kế sẽ hiệu chỉ số là cường độ dòng điện của dòng mạch chính trừ đi cường độ dòng điện đi qua R1.

Số chỉ Ampe kế sẽ là: 

(I_A=I-I_1=frac{168}{31}-frac{48}{31}=frac{120}{31}approx 3,87: (A))

b. Hiệu suất của nguồn là: 

(H=frac{U_{AB}}{E} =frac{frac{576}{31}}{24}=77,42 %)

Bài tập tự luyện

Bài tập 1: Khi mắc điện trở R1 vào hai cực của một nguồn điện có điện trở r = 4 Ω thì dòng điện chạy trong mạch là 1,2 A. Khi mắc thêm một điện trở R2 = 2 Ω nối tiếp với R1 vào mạch điện thì dòng điện chạy trong mạch là 1 A. Tính suất điện động của nguồn điện và điện trở R1.

Bài tập 2: Cho mạch điện như hình vẽ:

Biết E = 12 V, r = 0,1 Ω, R1 = R2 = 2 Ω, R3 = 4 Ω, R4 = 4,4 Ω.

a. Tính cường độ dòn điện chạy qua các điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.

b. Tính hiệu điện thế UCD. Tính công suất tiêu thụ của mạch ngoài và hiệu suất của nguồn điện.

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ:

Biết E = 30 V, r = 1 Ω, R1 = 12 Ω, R2 = 36 Ω, R3 = 18 Ω, RA = 0.

a. Tìm số chỉ của Ampe kế và chiều dòng điện qua nó. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó.

b. Đổi chổ nguồn E và Ampe kế (cực dương của nguồn E nối với F). Tìm số chỉ và chiều dòng điện qua Ampe kế. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó.