Giải bài tập Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch SBT Vật lý 11

Cho mạch điện có sơ đồ như trên Hình 9.2, trong đó nguồn điện có suất điện động E = 12 V và có điện trở trong rất nhỏ, các điện trở ở mạch ngoài là R₁ = 3 Ω, R₂ = 4 Ω và R₃ = 5 Ω.

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở ?

c) Tính công của nguồn điện sản ra trong 10 phút và công suất toả nhiệt ở điện trở ?

Trả lời:

Bài 9.7 trang 25 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Khi mắc điện trở R₁ = 4 Ω vào hai cực của một nguồn điện thì dòng điện trong mạch có cường độ I₁ = 0,5 A. Khi mắc điện trở R₂ = 10 Ω thì dòng điện trong mạch là I₂ = 0,25 A. Tính suất điện động E và điện trở trong r của nguồn điện.

Trả lời:

Áp dụng định luật Ôm dưới dạng U_N = IR = E – Ir ta được hai phương trình :

            2 = E – 0,5r                (1)

            2,5 = E – 0,25r           (2)

Giải hệ hai phương trình này ta tìm được suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là :

E = 3V;      r = 2Ω.

Bài 9.8 trang 25 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một điện trở R₁được mắc vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong r = 4 Ω thì dòng điện chạy trong mạch có cường độ là I₁ = 1,2 A. Nếu mắc thêm một điện trở R₂ = 2 Ω nối tiếp với điện trở R₁ thì dòng điện chạy trong mạch có cường độ là I₂ = 1 A. Tính trị số của điện trở R₁.

Trả lời:

Áp dụng định luật Ôm dưới dạng E = I(R_N + r) và từ các dữ liệu của đầu bài ta có phương trình : 1,2(R₁ + 4) = R₁ + 6. Giải phương trình này ta tìm được R₁ = 6 Ω.

Bài 9.9 trang 25 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Khi mắc điện trở R₁ = 500 Ω vào hai cực của một pin mặt trời thì hiệu điện thế mạch ngoài là U₁ = 0,10 V. Nếu thay điện trở R₁ bằng điện trở R₂ = 1 000 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài bây giờ là U₂ = 0,15 V.

a) Tính suất điện động E và điện trở trong r của pin này.

b) Diện tích của pin là S = 5 cm² và nó nhận được năng lượng ánh sáng với công suất trên mỗi xentimét vuông diện tích là w = 2 mW/cm². Tính hiệu suất H của pin khi chuyển từ năng lượng ánh sáng thành nhiệt năng ở điện trở ngoài R₂.

Trả lời:

Bài 9.10 trang 26 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một điện trở R = 4 Ω được mắc vào nguồn điện có suất điện động E = 1,5 V để tạo thành mạch điện kín thì công suất toả nhiệt ở điện trở này là P = 0,36 W.

a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R.

b) Tính điện trở trong của nguồn điện.

Trả lời:

a) P = I²R = 4I² = 0,36W và I = 0,3A

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R là: U = IR = 1,2V

b) U = E – Ir à r = 1 Ω.

Bài 9.11 trang 26 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một nguồn điện có suất điện động E = 2 V và điện trở trong r = 0,5 Ω được mắc với một động cơ thành mạch điện kín. Động cơ này nâng một vật có trọng lượng 2 N với vận tốc không đổi v = 0,5 m/s. Cho rằng không có sự mất mát vì toả nhiệt ở các dây nối và ở động cơ.

a) Tính cường độ dòng điện I chạy trong mạch.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu của động cơ.

c) Trong các nghiệm của bài toán này thì nghiệm nào có lợi hơn ? Vì sao ?

Trả lời:

a) Công suất mạch ngoài : P = UI = Fv                                                          (1)

trong đó F là lực kéo vật nặng và v là vận tốc của vật được nâng.

Mặt khác theo định luật Ôm: U = E – Ir, kết hợp với (1) ta đi tới hệ thức :

IE – I²r = Fv

Thay các giá trị bằng số, ta có phương trình : I² – 4I + 2 = 0.

Vậy cường độ dòng điện trong mạch là một trong hai nghiệm của phương trình này là :