Ứng dụng định luật Ôm đối với đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song

A. Lý thuyết điện trở mắc nối tiếp – điện trở mắc song song

I. Đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp

1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp

+I= I1 = I2
+ U = U1 + U2
+ Theo định luật Ohm, ta có:  

MàI1 = I2nên U1R1=U2R2   hay  U1U2=R1R2

Trong đó:
I: cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB (đơn vị A)
I1,I2: cường độ dòng điện qua điện trở R1, R2 (đơn vị A)
U hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB (đơn vị V)
U1, U2: hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1, R2 (đơn vị V)
R1, R2: giá trị các điện trở (đơn vị Ω)

2. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp

Điện trở tương tự ( Rtđ, đơn vị chức năng Ω ) của đoạn mạch gồm nhiều điện trở là một điện trở sửa chữa thay thế cho những điện trở đó, sao cho với cùng một hiệu điện thế thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch vẫn có giá trị như cũ .
Ta có :
+ I = I1 = I2
+ U = U1 + U2 = I1R1 + I2R2
Mà U = IRtđ nên IR = I1R1 + I2R2
Vậy : Rtđ = R1 + R2
Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì Rtđ = nR với R là giá trị mỗi điện trở .

II. Đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song 

1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch song song

+I =I1 + I2
+U = U1 = U2
+ Theo định luật Ohm, ta có:  

Mà U1 = U2 nên I1R1 = I2R2 hay I1I2 = R1R2

2. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

Ta có: 
+I = I1 + I2=  U1R1 + U2R2
+U = U1 = U2

Mà I=URtđ  nên  URtđ=U1R1+U2R2
Vậy:   1Rtđ=1R1+1R2 hay  Rtđ=R1 R2R1+R2

Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc song song thì Rtđ = Rn với R là giá trị mỗi điện trở .

B. Bài tập vận dụng

Bài 1: Hai điện trở R1, R2 và ampe kế có điện trở không đáng kể được mắc nối tiếp với nhau vào hai điểm A và B. Cho R1 = 5 Ω, R2 = 10 Ω, ampe kế chỉ 0,2 A.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện .
b. Tính điện trở tương tự của cả đoạn mạch .
c. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1, R2 .

Hướng dẫn:
a.

b. Vì R1 nối tiếp R2 nên Rtđ = R1 + R2 = 15 Ω .

c. Vì R1 nối tiếp R2 nên I = I1 = I2 = IA = 0,2 A
+ U= IRtđ = 3 V
+ U1 = I1R1 = 1 V
+ U2 = I2R2 = 2 V

Bài 2: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết R1 = 5 Ω, R2= 20 Ω, ampe kế A1chỉ 0,6 A. Bỏ qua điện trở của các ampe kế.

a. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch .
b. Tính cường độ dòng điện ở mạch chính và cường độ dòng điện qua điện trở R2 .

Hướng dẫn:

a. Ta có IA1 = I1 = 0,6 A
Theo định Ohm : I1 = U1R1 ⇒ U1 = I1 R1 = 3V

Vì R1 song song R2nên U= U1 = U2 = 3 V

b. Vì R1 song song R2 nên  = 4 Ω
+  I=URtđ= 0,75 A
+  I2=U2R2 = 0,15 A

Bài 3: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết R1=R2 = 6 Ω, R3 = 4 Ω.

a. Tính điện trở tương tự của toàn mạch .
b. Biết UAB = 14 V. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở .
c. Tháo R3 khỏi đoạn mạch điện rồi dùng dây dẫn nối B và C. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở .

Hướng dẫn:

a. Vì R1 song song R2 và R1 = R2 = 6 Ω nên R12 = 3 Ω
Vì R12 nối tiếp R3 nên Rtđ = R12 + R3 = 7 Ω
b. Theo định luật Ohm : I = UABRtđ = 2 A
VìR12 nối tiếp R3nên I = I12 = I3 = 2 A
Theo định luật Ohm : I12 = U12R12 ⇒ U12 = I12 R12 = 6V

Vì R1 song song R2 nên:
+U12 =U1 = U2 = 6 V
+  I1=I2=U1R1=1A
c. Tháo R3 khỏi đoạn mạch điện rồi dùng dây dẫn nối B và C thì đoạn mạch gồm R1 song song R2.

Vì R1 song song R2 nên :

+ UAB = U1 = U2= 14 V không đổi.
+   I1=I2=U1R1=146≈2,33 A
Bài 4: Cho R1 nối tiếp R2 sau đó mắc song song R3 và một ampe kế mắc nối tiếp với R3. Biết R1 = R2 = R3 = 3 Ω. Biết điện trở của ampe kế không đáng kể.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện .
b. Tính điện trở tương tự của đoạn mạch .
c. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch khi ampe kế chỉ 1 A.

Hướng dẫn:

a .

b. Vì R1 nối tiếp R2 và R1 = R2 = 3 Ω nên R12 = 2R1 = 6 Ω .
Vì R12 song song R3 nên Rtđ = R12 R3R12 + R3 = 2 Ω
c. Ta có : IA = I3 = 1 A
Theo định luật Ohm : I3 = U3R3 ⇒ U3 = I3 R3 = 3V
Vì R12 song song R3 nên UAB = U12 = U3 = 3 V

Bài 5: Cho sơ đồ mạch điện như hình bên dưới, biết R1 = 25 Ω . Khi khóa K đóng ampe kế chỉ 4 A còn khi khóa K mở thì ampe kế chỉ 2,5 A. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và điện trở R2? Bỏ qua điện trở của ampe kế.

Hướng dẫn:

Khi khóa K đóng, đoạn mạch chỉ có điện trở R1 .
Ta có : I = I1 = 4 A
Theo định luật Ohm : I = UR1 ⇒ U = I R1 = 100V
Khi khóa K mở, đoạn mạch chỉ gồm điện trở R1 nối tiếp R2 .
Theo định luật Ohm : I ‘ = URtđ ⇒ Rtđ = UI ‘ = 40 Ω .

Mà Rtđ = R1 + R2 nên R2 = 15 Ω.

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

Người biên soạn: 
Giáo viên. Phù Thị Tiến (Tổ Vật lí – Công nghệ)
Trường TH – THCS – THPT Lê Thánh Tông

Xem thêm:

Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử