Mạch điện chứa nguồn điện lớp 11 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Mạch điện chứa nguồn điện lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Mạch điện chứa nguồn điện.

A. Lí thuyết và phương pháp giải

· 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 điện đó.

$I=\frac{\text{E}}{R+r}$

· Công của nguồn điện: $A=q\text{E}=\text{E}It$

· Hiệu điện thế mạch ngoài: $U=\text{E}-Ir$

· Độ giảm thế mạch ngoài: U = IR

· Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch) xảy ra khi nguồn điện được nối với mạch ngoài có điện trở không đáng kể hoặc bằng 0. Nguyên nhân do việc chập mạch điện làm cho điện trở mạch ngoài bằng 0, khi đó cực âm của nguồn nối trực tiếp với cực dương của nguồn mà không qua thiết bị điện.

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Mắc hai đầu điện trở $3\text{Ω}$ vào hai cực của một nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là $\text{E}=6,0V$ và $r=1\text{Ω}$ .

a) Tính cường độ dòng điện trong mạch.

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

Hướng dẫn giải

a) Áp dụng: $I=\frac{\text{E}}{R+r}=\frac{6}{3+1}=1,5A$ .

b) Áp dụng: $U=RI=3.1,5=4,5\text{V}$ .

Ví dụ 2: Mắc hai đầu điện trở R₁ vào hai cực của một nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là $\text{E}=8,0V$ và $r=2\text{Ω}$ thì dòng điện chạy qua điện trở có cường độ 1,6 A.

a) Tính R₁.

b) Mắc thêm vào mạch một điện trở R₂ song song với R₁ thì dòng điện chạy qua R₂ có cường độ $\frac{2}{3}\text{A}$ . Tính R₂.

Hướng dẫn giải

a) Áp dụng:

$I=\frac{\text{E}}{R_1+r}=\frac{8}{R_1+2}=1,6A\Rightarrow R_1=3\Omega$ .

b) R₂ song song với R₁ nên:

$R_1{I}_1=R_2{I}_2\Rightarrow 3I_1=\frac{2}{3}{R}_2\Rightarrow I_1=\frac{2}{9}{R}_2$

và $I=I_1+I_2=\frac{2R_2}{9}+\frac{2}{3}=\frac{8}{2+\frac{3R_2}{R_2+3}}\Rightarrow R_2=6\text{Ω}$ .

Ví dụ 3. Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Trong đó: $\text{E}=1,2V,$ $r=0,5\Omega ,$ $R_1=R_3=2\Omega$, $R_2=R_4=4\text{Ω}$. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B.

Hướng dẫn giải

- Điện trở đoạn MN là: $R_{MN}=\frac{(R_1+R_2).R_3}{R_1+R_2+R_3}=1,5\text{Ω}$ .

- Dòng điện qua mạch chính: $I=\frac{\text{E}}{R_{MN}+R_4+r}=0,2A$ .

- Hiệu điện thế giữa M, N: $U_{MN}={\text{IR}}_{MN}=0,3\text{V}$.

- Cường độ dòng điện qua R₂: $I_2=\frac{U_{MN}}{R_1+R_2}=0,05\text{A}$ .

- Hiệu điện thế giữa A, N: $U_{AN}=U_{R_2}=I_2{R}_2=0,2\text{V}$.

- Hiệu điện thế giữa N và B: $U_{NB}=I{R}_4=0,8\text{V}$.

- Hiệu điện thế giữa A và B: $U_{AB}=U_{AN}+U_{NB}=1\text{V}$.

C. Bài tập minh hoạ

Câu 1: Hai nguồn điện giống hệt nhau. Khi mắc hai đầu điện trở $3,2\text{Ω}$ vào hai cực một nguồn rồi sau đó mắc thêm nguồn còn lại theo cách cực dương của hai nguồn nối với nhau và cực âm hai nguồn nối với nhau thì thấy hiệu điện thế hai đầu điện trở tăng thêm 20% so với lúc đầu. Tính điện trở trong của mỗi nguồn.

Câu 2: Hai nguồn điện giống hệt nhau được mắc thành bộ rồi nối hai cực của bộ nguồn với hai đầu của một điện trở thì kết quả là: cường độ dòng điện qua điện trở trong trường hợp hai nguồn mắc nối tiếp và hai nguồn mắc song song đều bằng nhau. Tính hiệu suất của bộ nguồn trong hai trường hợp.

Câu 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Ampe kế A có điện trở không đáng kể.

a) Tìm số chỉ ampe kế và chiều dòng điện qua nó.

b) Đổi vị trí điện trở $5\text{Ω}$ và ampe kế A. Tìm số chỉ ampe kế và chiều dòng điện qua nó.

Câu 4: Có n nguồn điện không đổi giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động $\text{E}$ được mắc theo cách: Cực âm của nguồn thứ 1 nối với cực dương của nguồn thứ 2; cực âm của nguồn thứ 2 nối với cực dương của nguồn thứ cực âm của nguồn thứ n nối với cực dương của nguồn thứ 1.

a) Tìm hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn bất kì.

b) Đảo cực của một nguồn nào đó thì tỉ số hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn này lớn gấp 40 lần hiệu điện thế giữa hai cực của một nguồn còn lại bất kì. Tính n.

Câu 5. Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết $R_2=2\text{Ω},R_3=3\text{Ω}$ . Khi K mở, vôn kế chỉ 6V. Khi K đóng vôn kế chỉ 5,6V và ampe kế chỉ 2A.

a) Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.

b) Tính $R_1$ và cường độ dòng điện qua $R_2$ và $R_3$ .

Câu 6. Cho mạch điện như hình vẽ. Khi ngắt công tắc, vôn kế chỉ 13 V, khi đóng công tắc vôn kế chỉ 12 V và ampe kế chỉ 4,0 A. Tìm:

a) Suất điện động của nguồn điện.

b) Độ giảm điện thế trên điện trở trong khi đóng công tắc.

c) Điện trở trong của nguồn điện.

Câu 7. Ba pin giống hệt nhau, mỗi pin có suất điện động 1,5 V, được mắc nối tiếp với bóng đèn có điện trở 15Ω. Cường độ dòng điện trong mạch là 0,27 A. Tính điện trở trong của mỗi pin.

Câu 8. Một nguồn điện có điện trở trong 0,5 ($\Omega$) và suất điện động 4,5 V được mắc với điện trở 8,5 ($\Omega$) thành mạch kín. Cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu?

Câu 9. Một nguồn có $\text{E}$ = 6 V; r = 1 $\Omega$. Mạch ngoài gồm hai điện trở ghép song song có giá trị là 6 $\Omega$ và 3 $\Omega$. Cường độ dòng điện có giá trị là bao nhiêu?

Câu 10. Một acquy 3 V, điện trở trong 20 mΩ, khi đoản mạch thì dòng điện qua acquy là bao nhiêu?

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 11 hay, chi tiết khác:

• Các yếu tố ảnh hưởng lên điện trở
• Bài toán ghép điện trở
• Xác định suất điện động và điện trở trong của nguồn điện
• Năng lượng điện
• Công suất điện

---