Tiêu đề DANG 2. DIEN TRO - DINH LUAT OHM CHO TOAN MACH 8tr.pdf ✅

139 Dạng 2. Điện trở – Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở R A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Điện trở – Điện trở của dây dẫn kim loại hình trụ: R = ρ S l Trong đó: là  chiều dài (m). S là tiết diện ngang (m2 ).  là điện trở suất (m) – Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ: R = R0(1 + α t) hay ρ ρ α 0 = (1 + t) . Trong đó: R0 là điện trở dây dẫn ở 0oC. R là điện trở dây dẫn ở toC. là điện trở suất dây dẫn ở 0oC. 0 là điện trở suất dây dẫn ở t  oC. Với kim loại .   0 Với chất điện phân .   0 2. Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở R: I = U R . B. VÍ DỤ MẪU Ví dụ 1: Một dây đồng có điện trở R1  2 ở 20C . Sau một thời gian có dòng điện đi qua, nhiệt độ của dây đồng là 74C . Tính điện trở R2 của dây đồng ở 74C . Hệ số nhiệt điện trở của đồng 1 0,004    K . Hướng dẫn giải Điện trở R2 của dây đồng ở 74C :      . R2 R1 2 1  1  t  t  2 1 0,004.54  2,43 Ví dụ 2: Một thanh than và một thanh sắt có cùng tiết diện thẳng mắ nối tiếp. Tìm tỉ số chiều dài của hai thanh để điện trở của mạch này không phụ thuộc nhiệt độ. Than có. 3 1 1 5 1 4.10 , 0,8.10      m    K sắt có 3 1 2 7 2 1,2.10 , 6.10      m    K . Hướng dẫn giải Ở nhiệt độ t, ta có: R R  t R R  t 1 01 1 2 02 1 2  1 ;   . R1 mắc nối tiếp R2 , điện trở tương đương : R R R R R   R R t  1  2  01  02  1 01  2 02 . Muốn R không phụ thuộc nhiệt độ, thì : 1R01  2R02  0 . l s 0 2 2 2 1  1 1   S l S l    
140 9 400 . 2 1 2 1 1 2         l l . Ví dụ 3: Đặt hiệu điện thế 4,8V vào hai đầu dây thép dài 5 m tiết diện đều 2 0,5mm thì cường độ dòng điện trong dây thép bằng bao nhiêu ? Điện trở suất của thép là m 8 12.10 . Hướng dẫn giải Điện trở của dây thép : S l R   Cường độ dòng điện trong dây thép : A l US R U I    4  Ví dụ 4: Một thanh than ( 5 1 4.10 m     ; 3 1 1 0,8.10 K      ) và một thanh sắt ( 6 2 1,2.10 m     ; 3 1 2 6.10 K     ) cùng tiết diện, mắc nối tiếp. Tìm tỉ số chiều dài hai thanh để điện trở của mạch không phụ thuộc nhiệt độ. Hướng dẫn giải – Điện trở của thanh than và thanh sắt ở nhiệt độ t: R1 = R01(1 + 1t); R2 = R02(1 + 2t) – Khi hai thanh mắc nối tiếp thì điện trở tương đương của hai thanh là: R = R1 + R2 = (R01 + R02) + (R011 + R022)t – Để R không phụ thuộc vào nhiệt độ thì: (R011 + R022) = 0  R011 = – R022 Mà: 1 01 1 R S   l ; 2 02 2 R S   l  1 2 1 1 2 2 . . S S      l l  7 3 1 2 2 5 3 2 1 1 1,2.10 .6.10 9 1 4.10 .0,8.10 400 44               l l . Vậy: Để điện trở của mạch không phụ thuộc vào nhiệt độ thì tỉ số chiều dài hai thanh phải bằng 1 2 l 1 l 44  . Ví dụ 5: Một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất là 150. Dây điện trở của biến trở là một hợp kim nicrom có tiết diện 0,11mm2 và được quấn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đường kính 2,5cm. Biết điện trở suất của nicrom là 1,1.10-6m a) Tính số vòng dây của biến trở này. b) Biết dòng điện lớn nhất mà dây có thể chịu được là 2A. Hỏi có thể đặt vào hai đầu dây này một hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu để biến trở không bị hỏng. Hướng dẫn giải
141 a) Ta có: . R Chiều dài của dây là: S    6 6 R.S 150.0,11.10 15m 1,1.10        + Chiều dài một vòng quấn: C  2R  d  0,0785m + Số vòng quấn: vòng n 191 C    b) Điện trở lớn nhất của biến trở là R0 = 150. Nên hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt vào biến trở là: Umax = Imax.R0 = 2.150 = 300V Ví dụ 6: Đoạn mạch gồm 4 đoạn dây cùng độ dài, cùng làm bằng một chất, diện tích tiết diện: S1 = 1mm2 ; S2 = 2mm2 ; S3 = 3mm2 ; S4 = 4mm2 . Bốn đoạn dây mắc nối tiếp vào nguồn U = 100V. Tính hiệu điện thế trên mỗi đoạn dây. Hướng dẫn giải Điện trở của đoạn 1: R1 = 1S  l ; điện trở của đoạn 2: R2 = 2 S  l . Điện trở của đoạn 3: R3 = 3 S  l ; điện trở của đoạn 4: R4 = 4 S  l . Điện trở tương đương của đoạn mạch: R = R1 + R2 + R3 + R4 = 1 2 3 4 1 1 1 1 ( ) S S S S l    . Cường độ dòng điện qua mạch: I = 1 2 3 4 U U R 1 1 1 1 ( ) S S S S  l    . Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn 1: U1 = IR1 = 1 1 1 2 3 4 1 2 3 4 U U . 1 1 1 1 S 1 1 1 1 ( ) S ( ) S S S S S S S S          l l  U1 = 6 6 6 6 6 100 48V 1 1 1 1 10 .( ) 10 2.10 3.10 4.10          . Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn 2: U2 = IR2 = 2 1 2 3 4 U 1 1 1 1 S ( ) S S S S    Vì S2 = 2S1  U2 = U1 48 2 2  = 24 V. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn 3:
142 U3 = IR3 = 1 3 1 2 3 4 U U 16 V 1 1 1 1 3 S ( ) S S S S      . Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn 4: U4 = IR4 = 1 4 1 2 3 4 U U 12 V 1 1 1 1 4 S ( ) S S S S      . Vậy: Hiệu điện thế giữa hai đầu các đoạn dây là U1 = 48 V; U2 = 24 V; U3 = 16 V và U4 = 12 V. C. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Tìm hệ số nhiệt điện trở của dây dẫn biết ở nhiệt độ t1 = 200C, dây có điện trở R1 = 100; ở nhiệt độ t2 = 24000C, dây có điện trở R2 = 200. Bài 2. Một lò điện được quấn bằng dây constantan ở250C, dây có chiều dài 15 m, đường kính tiết diện đều 0,5 mm, điện trở suất m 7 5.10 . a) Tính điện trở R1 của dây dẫn ở 25C . b) Khi đốt nóng dây dẫn đến 100C , tính điện trở R2 của dây dẫn. Hệ số nhiệt điện trở của constantan 5 1 5.10     K không đổi trong khoảng nhiệt độ trên. Bài 3. Một dây đồng dài l1 = 1m. Tìm chiều dài l2 của dây nhôm để hai dây đồng và nhôm có cùng khối lượng và điện trở. Đồng có điện trở suất 1,7.10 .m 8 1     , khối lượng riêng 3 3 1 D  8,9.10 kg / m , nhôm có điện trở suất 2,8.10 .m 8 2     , khối lượng riêng 3 3 2 D  2,7.10 kg / m . Bài 4. Một dây nhôm dạng hình trụ tròn được quấn thành cuộn có khối lượng 0,81 kg, tiết diện thẳng của dây là 0,1 mm2 . Tìm điện trở của dây đó biết rằng nhôm có khối lượng riêng và điện trở suất lần lượt là 2,7 g/cm3 và 2,8.10-8.m. Bài 5. Một bóng đèn dây tóc bằng vônfam. Mắc đèn vào hiệu điện thế U1  10mV thì cường độ dòng điện qua đèn I 1  4mA và nhiệt độ của dây vônfam t1  25C . Nếu mắc đèn vào hiệu điện thế U2  40V thì cường độ dòng điện qua đèn I 2  4A . Tính nhiệt độ của dây vônfam lúc đó. Hệ số nhiệt của vônfam là 3 1 4,6.10   K . Bài 6. Hai dây dẫn có hệ số nhiệt điện trở 1, 2 ở 00C có điện trở R01, R02. Tìm hệ số nhiệt điện trở chung của hai dây khi chúng mắc: a) Nối tiếp. b) Song song. Bài 7. Cho mạch điện như hình, trên bóng đèn Đ có ghi 24V - 0,8A, hiệu điện thế giữa hai điểm A và B được giữ không đổi U = 32V. a) Biết đèn sáng bình thường, tính điện trở của biến trở khi đó. R Đ + - A B