Hai bóng đèn Đ 1 và Đ 2 có hiệu điện thế định mức tương ứng là U 1 = 1,5V và U 2 = 6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R 1 = 1,5Ω và R 2 = 8Ω. Hai đèn này được mắc cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U = 7,5V theo sơ đồ như hình 11.2. Biến trở nói trên được quấn bằng dây Nikêlin có điện trở suất là 0,4. 10 - 6 Ω.m, 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?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Để hai đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mỗi đèn phải bằng cường độ định mức:
Đồng thời: U 2 b = U 2 = U b = 6V (vì Đèn 2 // biến trở)
Ta có: I = I 1 = I 2 b = 1A = I b + I 2 (vì Đ 1 nt ( Đ 2 // biến trở))
→ Cường độ dòng điện qua biến trở: I b = I 2 b - I 2 = 1 – 0,75 = 0,25A
Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường: R b = U b / I b = 6/0,25 = 24Ω
Sơ đồ mạch điện như hình 11.1
Vì hai đèn sáng bình thường nên ta có:
- Cường độ dòng điện qua đèn 1 là:
- Cường độ dòng điện qua đèn 2 là:
Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = I 1 + I 2 = 1,25A.
Biến trở ghép nối tiếp với cụm hai đèn nên I b = I = 1,25A
U b + U 12 = U ↔ U b = U - U 12 = U - U 1 = 9 – 6 = 3V (hai đèn ghép song song U 1 = U 2 = U 12 )
→ Điện trở của biến trở là:
Điện trở lớn nhất của biến trở là: \(R_{max}=\dfrac{U_{max}}{I_{max}}=\dfrac{30}{2}=15\text{ Ω}\)
Tiết diện của dây là:
\(S=\dfrac{pl}{R}=\dfrac{0,4.10^{-6}.2}{15}=0,053.10^{-6}m^2=0,053mm^2\)
Vì dây dẫn có tiết diện tròn nên \(S=\text{π}\dfrac{d^2}{4}\)
\(\Rightarrow d=2\sqrt{\dfrac{S}{\text{π}}}=2\sqrt{\dfrac{0,053}{3,14}}=0,26mm\)
Vì U = U đ m 1 + U đ m 2 (9 = 6 + 3) nên ta cần mắc hai đèn nối tiếp với nhau.
Xác định vị trí mắc biến trở:
Cường độ dòng điện định mức qua mỗi đèn là:
- Vì I đ m 1 > I đ m 2 nên để hai đèn sáng bình thường thì đèn 1 phải nằm ở nhánh chính và đèn 2 nằm ở nhánh rẽ → biến trở cần phải mắc song song với R 2
(vì nếu biến trở mắc song song với R 1 thì khi đó I m ạ c h c h í n h = I đ m 2 = 1A < 1,2A)
Ta mắc sơ đồ mạch điện như hình 11.2:
Cường độ dòng điện chạy qua biến trở là: I b = I đ m 1 - I đ m 2 = 0,2A
Biến trở ghép song song với đèn 2 nên U b = U đ m 2 = 3V
Điện trở của biến trở: R b = U b / I b = 3/0,2 = 15Ω
Vì U 23 = U 2 = U 3 = 6V và U 1 = 3V = 9 – 6 = U – U 23 nên đèn Đ 2 và Đ 3 phải mắc song song với nhau và nối tiếp với đèn Đ 1 như hình vẽ.
Chứng minh 3 đèn sáng bình thường:
Giả sử 3 đèn đều sáng bình thường, khi đó ta có:
Cường độ dòng diện qua các đèn lần lượt là:
Như vậy ta nhận thấy: I 2 + I 3 = 1 + 0,5 = 1,5 = I 1 (1)
Và Đ1 nằm ở nhánh chính nên cường độ dòng mạch chính I = I 1 = 1,5A
→ Hiệu điện thế toàn mạch: U = I. R t đ = I.( R 1 + R 23 )
Mà
→ U = 1,5.(2 + 4) = 9V (2)
Từ (1) và (2) ta thấy cách mắc 3 đèn trên theo sơ đồ là phù hợp với tính chất mạch điện để cả 3 sáng bình thường khi mắc vào nguồn 9V (đpcm).
a)\(I_{Đ1}=\dfrac{U_{Đ1}}{R_{Đ1}}=\dfrac{6}{8}=0,75A\)
\(I_{Đ2}=\dfrac{U_{Đ2}}{R_{Đ2}}=\dfrac{6}{12}=0,5A\)
\(Đ_1//Đ_2\Rightarrow I_Đ=I_{Đ1}+I_{Đ2}=0,75+0,5=1,25A\)
Biến trở mắc nối tiếp hai đèn và để đèn sáng bình thường thì \(I_b=I_Đ=1,25A\)
\(R_Đ=\dfrac{R_1\cdot R_2}{R_1+R_2}=\dfrac{8\cdot12}{8+12}=4,8\Omega\)
\(U_Đ=I_Đ\cdot R_Đ=1,25\cdot4,8=6V\) \(\Rightarrow U_b=U-U_Đ=9-6=3V\)
\(R_b=\dfrac{U_b}{I_b}=\dfrac{3}{1,25}=2,4\Omega\)
b)Điện trở lớn nhất của biến trở:
\(R=\rho\cdot\dfrac{l}{S}=0,4\cdot10^{-6}\cdot\dfrac{20}{0,2\cdot10^{-6}}=40\Omega\)
Sơ đồ mạch điện:
Vì U 1 = U 2 = 6V < U = 9V nên hai đèn muốn sáng bình thường phải mắc song song với nhau và cả cụm đèn ghép nối tiếp với biến trở R b như hình vẽ.
Để hai đèn sáng bình thường thì cường độ dòng diện qua Đ 1 , Đ 2 lần lượt là:
Đồng thời: U 12 + U b = U = 9V và I = I b = I 12 = I 1 + I 2 = 0,5 + 0,75 = 1,25A (vì (Đèn 1 nt Đ 2 ) // biến trở)
→ U b = U - U 12 = U - U 1 = 9 – 6 = 3V (vì Đ 1 // Đ 2 nên U 12 = U 1 = U 2 )
Điện trở của biến trở khi hai đèn sáng bình thường: R b = U b / I b = 3/1,25 = 2,4Ω
a) Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn 1:
\(I_{đm1}=\dfrac{P_{đm1}}{U_{đm1}}=\dfrac{3}{6}=0,5\left(A\right)\)
Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn 2:
\(I_{đm2}=\dfrac{P_{đm2}}{U_{đm2}}=\dfrac{2}{6}=\dfrac{1}{3}\left(A\right)\)
b) Điện trở của bóng đèn 1:
\(R_1=\dfrac{U_{đm1}^2}{P_{đm1}}=\dfrac{6^2}{3}=12\left(\Omega\right)\)
Điện trở của bóng đèn 2:
\(R_2=\dfrac{U_{đm2}^2}{P_{đm2}}=\dfrac{6^2}{2}=18\left(\Omega\right)\)
Điện trở tương đương toàn mạch khi đó:
\(R_{tđ}=R_1+R_2=12+18=30\left(\Omega\right)\)
Tính cường độ dòng điện chạy qua khi đó?
Khi mắc vào mạch điện như trên đèn 1,2 có sáng bình thường không?
Lập luận để chứng tỏ rằng có thể mắc hai bóng đèn này cùng 1 biến trở vào hiệu điện thế để sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở của biến trở đó
Giúp mình với:))
Thanks nhiều ạ!
Áp dụng công thức:
với S là tiết diện được tính bằng công thức:
Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường chiếm: