Bài 11.9 trang 33 Sách bài tập [SBT] Vật lý 9
Hai bóng đèn Đ1và Đ2có hiệu điện thế định mức tương ứng là U1=1,5V và U2=6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R1=1,5 và R2=8.Hai đèn này được mắc cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U=7,5V theo sơ đồ hình 11.2
a. Hỏi phải điều chỉnh biến trở có giá trị bao nhiêu để hai đèn sáng bình thường?
b. Biến trở nói trên được quấn bằng dây nikêlin có điện trở suất là 0,40.10-6m, có độ dài tổng cộng là 19,64m và đường kính tiết diện là 0,5mm. Hỏi giá trị của biến trở tính được ở câu a trên đây chiếm bao nhiêu phần trăm so với điện trở lớn nhất của biến trở này?
Trả lời:
a] Ta có: U2b = U2 = Ub = 6V [Vì Đ// biến trở]
Cường độ dòng điện qua Đ1 và Đ2
I = I1 = I2b = 1A [vì Đ1 nt [Đ2 // biến trở]]
Cường độ dòng điện qua biến trở:
Ib = I2b I2 = 1 0,75 = 0,25A
Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường:
\[{R_b} = {{{U_b}} \over {{I_b}}} = {6 \over {0,25}} = 24\Omega \]
b] Tiết diện của dây Niken để làm biến trở:
\[S = {{\pi {d^2}} \over 4} = {{3,14 \times {{\left[ {0,5} \right]}^2}} \over 4} = 0,196m{m^2} = 0,{196.10^{ - 6}}{m^2}\]
Điện trở lớn nhất của biến trở:
\[{R_b} = {{\rho l} \over S} = {{0,{{4.10}^{ - 6}}.19,64} \over {0,{{196.10}^{ - 6}}}} = 40\Omega \]
Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường chiếm:
\[\% R = {{24} \over {40}} \times 100 = 60\% \]
Bài 11.10 trang 34 Sách bài tập [SBT] Vật lý 9
Hai bóng đèn Đ1và Đ2có cùng hiệu điện thế định mức là U1=U2=6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R1=12 và R2=8.Mắc đèn Đ1và Đ2cùng với một biến trở vào hiệu điện thế không đổi U=9V để hai đèn sáng bình thường.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị Rbcủa biến trở khi hai đèn sáng bình thường.
b. Biến trở này được quấn bằng dây nicrom có điện trở suất là 1,10.10-6m và tiết diện 0,8mm2. Tính độ dài tổng cộng của dây quấn biến trở này, biết rằng nó có giá trị lớn nhất là Rbm=15Rb, trong đó Rblà giá trị tính được ở câu a trên đây.
Trả lời:
a] Sơ đồ mạch điện như hình dưới đây
Cường độ dòng điện qua R1, R2 và toàn mạch:
\[{I_1} = {{{U_1}} \over {{R_1}}} = {6 \over {12}} = 0,5{\rm{A}}\] và \[{I_2} = {{{U_2}} \over {{R_2}}} = {6 \over 8} = 0,75{\rm{A}}\]
I12 = Ib = I = I1 + I2 = 0,5 + 0,75 = 1,25A
Điện trở tương đương của R1, R2
\[{1 \over {{R_{12}}}} = {1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}} = {1 \over {12}} + {1 \over 8} \Rightarrow {R_{12}} = 4,8\Omega \]
Điện trở toàn mạch: \[R = {U \over I} = {9 \over {1,25}} = 7,2\Omega \]
Điện trở của biến trở: Rb = R R12 = 7,2 4,8 = 2,4
b] Điện trở lớn nhất của biến trở: Rbm = 15Rb = 15Rb = 15 x 2,4 = 36
Độ dài của dây cuốn làm biến trở:
\[l = {{R{\rm{S}}} \over \rho } = {{36.0,{{8.10}^{ - 6}}} \over {1,{{1.10}^{ - 6}}}} = 26,2m\]
Bài 11.11 trang 34 Sách bài tập [SBT] Vật lý 9
Ba bóng đèn Đ1, Đ2, Đ3có hiệu điện thế định mức tương ứng là U1=3V, U2=U3=6V và khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R1=2, R2=6, R3=12.
a. Hãy chứng minh rằng có thể mắc ba bóng đèn này vào hiệu điện thế U=9V để các đèn chiếu sáng bình thường và vẽ sơ đồ của mạch điện này.
b. Thay đèn Đ3bằng cuộn dây điện trở được quấn bằng dây manganin có điện trở suất 0,43.10-6m và có chiều dài 8m. Tính tiết diện của dây này.
Trả lời:
Cách 1. Để 3 đèn sáng bình thường thì R1 nt [R2//R3]
Vì U2 = U3 = 6V và U1 = 3V
U = U1 + U23 = 9V
Cách 2. Cường độ dòng điện toàn mạch:
\[{I_1} = {{{U_1}} \over {{R_1}}} = {6 \over 6} = 1{\rm{A}}\]và \[{I_2} = {{{U_2}} \over {{R_2}}} = {6 \over {12}} = 0,5{\rm{A}}\]
Cường độ trong mạch R1, R2 : I12 = I = I1 = I2 + I3 = 1,5A
Điện trở tương đương của R23:
\[{1 \over {{R_{23}}}} = {1 \over {{R_2}}} + {1 \over {{R_3}}} = {1 \over 6} + {1 \over {12}} \Rightarrow {R_{23}} = 4\Omega \]
Hiệu điện thế toàn mạch: U = I.R = I[R1 + R23] = 9Vđpcm
b] Tiết diện của dây:
\[S = {{\rho l} \over R} = {{8.0,{{43.10}^{ - 8}}} \over {12}} \approx 0,{29.10^{ - 6}}{m^2}\]