Giải bài 1 2 3 trang 62 sgk Vật Lí 11

Hướng dẫn giải Bài 11. Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch sgk Vật Lí 11. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 trang 62 sgk Vật Lí 11 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 11, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

---

LÍ THUYẾT

PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ TOÀN MẠCH

Những lưu ý trong phương pháp giải

1. Toàn mạch là mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động (xi) và điện trở trong (r), hoặc gồm nhiều nguồn điện được ghép thành bộ nguồn có suất điện động (xi_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:

(begin{array}{l}I = dfrac{xi }{{{R_N} + r}};xi = Ileft( {{R_N} + r} right);\U = {rm{I}}{{rm{R}}_N} = xi – {rm{Ir}}\{{rm{A}}_{ng}} = xi It;{P_{ng}} = xi I\A = UIt,P = UIend{array})

---

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 59 Vật Lý 11

a) Hãy cho biết cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp có đặc điểm gì?

b) Viết công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở R₁,R₂ và R₃ mắc nối tiếp.

c) Hiệu điện thế U₁,U₂, U₃ giữa hai đầu các điện trở R₁,R₂, R₃ mắc nối tiếp có quuan hệ như thế nào?

Trả lời:

a) Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp luôn bằng nhau.

b) Điện trở tương đương của đoạn mạch :R_tđ = R₁ + R₂ + R₃    (11.1)

c) Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế thành phần. Thật vậy, nếu hai vế của (11.1) với cường độ dòng điện ta được:

U = U₁ + U₂ + U₃

---

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 59 Vật Lý 11

a) Hãy cho biết hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở R₁, R₂, R₃ mắc song song có đặc điểm gì?

b) Cường độ dòng điện I chạy qua mạch chính và I₁, I₂, I₃ chạy qua các mạch rẽ của một đoạn mạch gồm các điện trở R₁,R₂, R₃ mắc song song có mối quan hệ như thế nào?

c) Viết công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở R₁,R₂, R₃ mắc song song.

Trả lời:

a) Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở đều bằng nhau:

U = U₁ = U₂ = U₃.

b) Cường độ dòng điện mạch chính I bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ:

I = I₁ + I₂ + I₃ (11.2)

c) Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở và đưa và biểu thức (11.2) ta có

\(\dfrac{U}{R} = \dfrac{{{U_1}}}{{{R_1}}} + \dfrac{{{U_2}}}{{{R_2}}} + \dfrac{{{U_3}}}{{{R_3}}}\)

Suy ra điện trở tương đương của đoạn mạch song song được tính bằng biểu thức sau:

\(\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{{{R_1}}} + \dfrac{1}{{{R_2}}} + \dfrac{1}{{{R_3}}}\)

---

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 60 Vật Lý 11

Một mạch điện có sơ đồ hình 11.1, trong đó nguồn điện có suất điện động ε = 6V và có điện trở trong r = 2Ω, các điện trở R₁ = 5Ω,R₂ = 10Ω và R₃ = 3Ω.

a) Phân tích và cho biết các điện trở mạch ngoài của mạch điện có sơ đồ như hình 11.1 được mắc với nhau như thế nào? Từ đó nêu cách tìm điện trở tương đương của mạch ngoài này.

b) Tính cường độ dòng điện I chạy qua nguồn và hiệu điện thế mạch ngoài U.

c) Tính hiệu điện thế U₁ giữa hai đầu điện trở R₁

Trả lời:

Các điện trở hình 11.1 được mắc nối tiếp với nhau nên điện trở tương đương của mạch ngoài là:

R_N = R₁ + R₂ + R₃

a) Điện trở R_N của mạch ngoài:

⇒ R_N = 5+10+3 = 18 Ω

b) Cường độ dòng điện I chạy qua nguồn:

\(I = \dfrac{\varepsilon }{{{R_N} + r}} = \dfrac{6}{{18 + 2}} = 0,3A\)

Hiệu điện thế mạch ngoài U:

U = R_N.I = 18.0,3 = 5,4V

c) Hiệu điện thế U₁ giữa hai đầu điện trở R₁:

U₁ = R₁.I = 5.0,3 = 1,5V

---

4. Trả lời câu hỏi C4 trang 60 Vật Lý 11

Nhận dạng các đèn Đ₁,Đ₂ và biến trở R_b của mạch điện có sơ đồ như hình 11.2 được mắc với nhau như thế nào?

Trả lời:

Ta thấy  trên hình 11.2: (R_b nối tiếp với Đ₂) song song với Đ₁.

---

5. Trả lời câu hỏi C5 trang 61 Vật Lý 11

Tính cường độ định mức I₁, I₂ của dòng điện chạy qua mỗi đèn khi các đèn sáng bình thường .

 

Trả lời:

Cường độ định mức I₁ và I₂ của dòng điện chạy qua mỗi đèn khi các đèn sáng bình thường:

\(\begin{array}{l}{I_1} = \dfrac{{{P_1}}}{{{U_1}}} = \dfrac{6}{{12}} = 0,5A\\{I_1} = \dfrac{{{P_2}}}{{{U_2}}} = \dfrac{{4,5}}{6} = 0,75A\end{array}\)

---

6. Trả lời câu hỏi C6 trang 61 Vật Lý 11

Tính điện trở R₁ và R₂ tương ứng của các đèn khi sáng bình thường.

 

Trả lời:

Điện trở R₁ và R₂ tương ứng của các đèn khi sáng bình thường:

\(\begin{array}{l}{R_1} = \dfrac{{{U_1}}}{{{I_1}}} = \dfrac{{12}}{{0,5}} = 24\Omega \\{R_2} = \dfrac{{{U_2}}}{{{I_2}}} = \dfrac{6}{{0,75}} = 8\Omega \end{array}\)

---

7. Trả lời câu hỏi C7 trang 61 Vật Lý 11

Viết công thức tính công suất P_ng và hiệu suất H của nguồn điện.

Trả lời:

Ta có:

\(\begin{array}{l}{P_{ng}} = \xi .I\\H = \dfrac{{{U_N}}}{\xi } = I.\dfrac{{{R_N}}}{{I\left( {{R_N} + r} \right)}} = \dfrac{{{R_N}}}{{{R_N} + r}}\end{array}\)

Trong đó:

I = I₁ + I₂ = 0,5 + 0,75 = 1,25A cường độ dòng điện chạy qua mạch chính U_N = U₁ = 12V

⇒ Công suất và hiệu suất của nguồn lần lượt là:

\({P_{ng}} = \xi I = 12,5.1,25 = 15,625W\)

\(H = \frac{{12}}{{12,5}} = 0,96 = 96\% \)

---

8. Trả lời câu hỏi C8 trang 61 Vật Lý 11

Có tám nguồn điện cùng lại với cùng suất điện động \(\xi= 11,5V\) và điện trở trong \(r = 1Ω\). Mắc các nguồn này thành bộ nguồn hỗn hợp đối xứng gồm hai dãy song song để thắp sáng bóng đèn loại \(6V – 6W \). Coi rằng bóng đèn có điện trở như khi sáng bình thường.

Tính suất điện động \(\xi_b\) và \(r_b\) của bộ nguồn như đề bài đã cho.

Trả lời:

Ta có bộ nguồn được mắc như hình:

Suất điện động ε_b và r_b của bộ nguồn.

\(\xi_b= m.\xi\) và \(r_b= m\dfrac{r}{n}\)

Trong đó : \(m = 4; n = 2\)

⇒ \(\xi_b = 4\xi= 4.1,5 = 6V\)

Và \(r_b= 4.r/2 = 2Ω\)

---

9. Trả lời câu hỏi C9 trang 61 Vật Lý 11

Viết các công thức tính P_b, P_i và U_i theo như đề bài đã nêu.

Trả lời:

Ta có:

Công suất của bộ nguồn:

\(P_b=\xi_b.I=6.0,75=4,5W\)

Công suất của mỗi nguồn:

\(P_i=\dfrac{P_b}{8}=0,5625W\)

\({I_1} = \dfrac{{0,75}}{2} = 0,375A\\ \Rightarrow {U_i} = 1,5 – 1.0,375 = 1,125V\)

---

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 trang 62 sgk Vật Lí 11 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

---

?

1. Giải bài 1 trang 62 Vật Lý 11

Cho mạch điện như hình 11.3. Trong đó nguồn điện có ξ = 6V và có điện trở trong không đáng kể. Các điện trở R₁ = R₂ = 30 Ω; R₃ = 7,5 Ω

a) Tính điện trở mạch tương đương R_N của mạch ngoài.

b) Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở mạch ngoài.

Bài giải:

a) Do ba điện trở mắc song song với nhau \(R_1 //R_2 //R_3\)

Do đó điện trở mạch ngoài được xác định bằng biểu thức:

\(\displaystyle{1 \over {{R_N}}} = {1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}} + {1 \over {{R_3}}}\)

\(= \displaystyle{1 \over {30}} + {1 \over {30}} + {1 \over {7,5}} = {1 \over 5}\)

\(⇒ {R_N} = 5\Omega \)

b) Vì điện trở trong không đáng kể và 3 điện trở mắc song song nên hiệu điện thế qua mối điện trở là bằng nhau và bằng \(6V\)

\(U_1=U_2=U_3=U=6V\)

Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở mạch ngoài lần lượt là:

\({I_1} = \displaystyle{U \over {{R_1}}} = {6 \over {30}} = 0,2A;\)

\({I_2} = \displaystyle{U \over {{R_2}}} = {6 \over {30}} = 0,2A;\)

\({I_3} = \displaystyle{U \over {{R_3}}} = {6 \over {7,5}} = 0,8A\)

---

2. Giải bài 2 trang 62 Vật Lý 11

Cho mạch điện có sơ đồ như hinh 11.4, trong đó các acquy có suất điện động ξ₁ = 12V; ξ₂ = 6V và có các điện trở trong là không đáng kể.

Các điện trở R₁ = 4 Ω R₂ = 8 Ω

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch.

b) Tính công suất tiêu thụ điện của mỗi điện trở.

c) Tính công suất của mỗi acquy và năng lượng mà mỗi acquy cung cấp trong 5 phút.

Bài giải:

a) Tính cường độ dòng điện trong mạch:

Ta có: 2 nguồn mắc nối tiếp nhau,

⇒ Suất điện động của bộ nguồn ghép nối tiếp:

ξ_b = ξ₁ + ξ₂ = 18 V.

Và 2 điện trở \(R_1\) mắc nối tiếp \(R_2\)

⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

\(R_N=R_1+R_2= 12 Ω\)

Từ định luật Ôm đối với toàn mạch thì cường độ dòng điện chạy trong mạch là:

\(I{\rm{ }} = \displaystyle{{{\xi _{b}}} \over {{R_N} + {\rm{ }}{r_b}}} = \displaystyle{{{18}} \over {{12} + {\rm{ }}{0}}}=1,5A\)

b) Công suất tiêu thụ điện:

Của điện trở R₁ là: P₁ = I²R₁ = 9 W

Của điện trở R₂ là: P₂ = I²R₂ = 18 W.

c) Tính công suất và năng lượng mà acquy cung cấp:

Công suất của acquy thứ nhất:

P_ng⁽¹⁾ = ξ₁I = 18W

Năng lượng mà acquy thứ nhất cung cấp trong năm phút:

W_ng⁽¹⁾ = P_ng⁽¹⁾t = 5400J

Tương tự với nguồn 2 ta được:

P_ng⁽²⁾ = 9 W, W_ng⁽²⁾= 2700J

---

3. Giải bài 3* trang 62 Vật Lý 11

Cho mạch điện có sơ đồ như hình 11.5, trong đó nguồn điện có suất điện động ξ = 12V, và điện trở trong là r = 1,1 Ω; điện trở R = 0,1 Ω.

a) Điện trở x phải có trị số bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở ngoài mạch là lớn nhất?

b) Điện trở x phải có trị số bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở điện trở này là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.

Bài giải:

a) Tính điện trở x để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất.

– Mạch ngoài gồm điện trở R mắc nối tiếp với điện trở x, có điện trở tương đương là:

R_N = R + x = 0,1 + x.

– Cường độ dòng điện trong trong mạch:

\(I{\rm{ }} = \displaystyle{\rm{ }}{\xi \over {R{\rm{ }} + {\rm{ }}r{\rm{ }} + {\rm{ }}x}}\)

– Công suất tiêu thụ mạch ngoài:

\(P = {I^2}{R_N} = \displaystyle{{{\xi ^2}(R + x)} \over {{{\left( {R + r + x} \right)}^2}}} \\= {{{\xi ^2}} \over {{{\left( {\sqrt {R + x} + \displaystyle{r \over {\sqrt {R + x} }}} \right)}^2}}}\)

Để công suất P trên đây lớn nhất thì mẫu số ở về phải là nhỏ nhất.

Xét biểu thức:

\(Y = {\left( {\sqrt {R + x} + \dfrac{r}{{\sqrt {R + x} }}} \right)^2} \\= \left( {R + x + \dfrac{{{r^2}}}{{R + x}} + 2r} \right)\)

Ta có \({Y_{\min }}\) khi \(A = {\left[ {R + x + \dfrac{{{r^2}}}{{R + x}}} \right]_{\min }}\)

Áp dụng BĐT Cosi cho A, ta có:

\(A = {\left[ {R + x + \dfrac{{{r^2}}}{{R + x}}} \right]_{\min }} \ge 2\sqrt {\left( {R + x} \right)\dfrac{{{r^2}}}{{\left( {R + x} \right)}}} \\ = 2r\)

Vậy \({A_{\min }}\) (hay \({Y_{\min }}\)) khi \(R + x = \dfrac{{{r^2}}}{{R + x}}\) hay \(R + x = r\)

Vậy \({P_{{\mathop{\rm ma}\nolimits} x}}\) khi \(R + x = r \Rightarrow x = r – R = 1,1 – 0,1 = 1\Omega \)

b) Công suất tiêu thụ trên điện trở x:

\({P_x} = {I^2}x = \dfrac{{{\xi ^2}}}{{{{\left( {R + r + x} \right)}^2}}}x\\ = \dfrac{{{\xi ^2}}}{{\dfrac{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}{x} + 2\left( {R + r} \right) + x}}\)

Để công suất \(P_x\) trên đây lớn nhất thì mẫu số ở về phải là nhỏ nhất.

Xét biểu thức:

\(J = \dfrac{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}{x} + 2\left( {R + r} \right) + x\)

Ta có \({J_{\min }}\) khi \(B = {\left[ {\dfrac{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}{x} + x} \right]_{\min }}\)

Áp dụng BĐT Cosi cho B, ta có:

\(B = {\left[ {\dfrac{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}{x} + x} \right]_{\min }} \ge 2\sqrt {\dfrac{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}{x}x} \\ = 2\left( {R + r} \right)\)

Vậy \({B_{\min }}\) (hay \({J_{\min }}\)) khi

\(\dfrac{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}{x} = x\) hay \(R + r = x\)

Vậy \({P_{{x_{{\mathop{\rm ma}\nolimits} x}}}}\) khi \(x = R + r = 0,1 + 1,1 = 1,2\Omega \)

Giá trị của công suất lớn nhất này là: \(30 W\)

---

Bài trước:

• Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 58 sgk Vật Lí 11

Bài tiếp theo:

• Bài 12. Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa sgk Vật Lí 11

---

Xem thêm:

• Để học tốt môn Toán 11
• Để học tốt môn Vật Lí 11
• Để học tốt môn Hóa Học 11
• Để học tốt môn Sinh Học 11
• Để học tốt môn Ngữ Văn 11
• Để học tốt môn Lịch Sử 11
• Để học tốt môn Địa Lí 11
• Để học tốt môn Tiếng Anh 11
• Để học tốt môn Tiếng Anh 11 (Sách Học Sinh)
• Để học tốt môn Tin Học 11
• Để học tốt môn GDCD 11

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 trang 62 sgk Vật Lí 11 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 11 tốt nhất!

---

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“

---