Vật lý 11. Chương II. Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

I. Tóm tắt lý thuyết:

Những lưu ý trong phương pháp giải

1. Toàn mạch là mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r, hoặc gồm nhiều nguồn điện được ghép thành bộ nguồn có suất điện động ξ_b và điện trở trong r_b và mạch ngoài gồm các điện trở.

Cần phải nhận dạng loại bộ nguồn và áp dụng công thức tương ứng để tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn

2. Mạch ngoài của toàn mạch có thể là các điện trở hoặc các vật dẫn được coi như các điện trở (ví dụ như các bóng đèn với dây tóc nóng sáng) nối liền hai cực của nguồn điện.

Cần phải nhận dạng và phân tích xem các điện trở này được mắc với nhau như thế nào (nối tiếp hay song song). Từ đó áp dụng định luật Ôm đối với từng loại đoạn mạch tương ứng cũng như tính điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch và của mạch ngoài.

3. Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch để tính cường độ dòng điện mạch chính, suất điện động của nguồn điện hay của bộ nguồn, hiệu điện thế mạch ngoài, công và công suất của nguồn điện, điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch, ... mà đề bài yêu cầu.

4. Các công thức cần sử dụng:

\[I = \frac{\xi }{{{R_N} + r}}\]; \[\xi = I({R_N} + r)\]

\[U = {\rm{I}}{{\rm{R}}_N} = \xi - {\rm{Ir}}\]

\[{A_{ng}} = \xi It\]; \[{P_{ng}} = \xi I\]

\[A = UIt\]; \[P = UI\]

II. Bài tập minh hoạ:

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ, E = 3V, điện trở trong không đáng kể, bỏ qua điện trở của dây nối, vôn kế có điện trở R_V = R₁ = R₂ = 50Ω. Số chỉ của vôn kế là bao nhiêu?

Giải

Mạch ngoài gồm R₁ mắc nối tiếp (R_V // R₂) nên điện trở mạch ngoài là:

\[{R_N} = {R_1} + \frac{{{R_v}.{R_2}}}{{{R_v} + {R_2}}} = 50 + 25 = 75\Omega \]

Cường độ dòng điện qua mạch chính là:

\[I = \frac{E}{{{R_N}}} = \frac{3}{{75}} = 0,04A\]

Số chỉ của vôn kế là: U_V = U_AC = I.R_AC = 0,04.25 = 1V

Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối và các ampe kế, biết R₁ = 2Ω, R₂ = 3Ω, R₃ = 6Ω, E = 6V, r = 1Ω

1. Cường độ dòng điện qua mạch?
2. Tính số chỉ của ampe kế?

Bài 3: Hai nguồn điện có E₁ = E₂ = 2V và điện trở trong r₁ = 0,4Ω, r₂ = 0,2Ω được mắc với điện trở R thành mạch kín (Hình vẽ). Biết rằng, khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của một trong hai nguồn bằng 0. Giá trị của R là bao nhiêu?

Bài 4: Cho mạch điện như, bỏ qua điện trở của dây nối, R₁ = 5Ω; R₃ = R₄ = 2Ω; E₁ = 3V, điện trở trong các nguồn không đáng kể. Để cường độ dòng điện qua R2 bằng 0 cần phải mắc giữa hai điểm A, B một nguồn điện E₂ có suất điện động bằng bao nhiêu và như thế nào?.

Bài 5: Một nguồn điện có suất điện dộng E = 1,5V, điện trở trong r = 0,1Ω. Mắc giữa hai cực của nguồn điện hai điện trở R₁ và R₂, Khi R₁, R₂ mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua mỗi điện trở là 1,5A, khi mắc R₁ song song với R₂ thì cường độ dòng điện qua mạch chính là 5A. R₁, R₂ có giá trị bằng bao nhiêu?