PHẦN ĐIỆN HỌC A/ Tóm tắt kiến thức 1/ Muốn trì dòng điện lâu dài vật dẫn cần trì điện trường vật dẫn Muốn cần nối đầu vật dẫn với cực nguồn điện thành mạch kín Càng gần cực dương nguồn điện cao Quy ứơc điện cực dương nguồn điện , điện lớn , điện cực âm nguồn điện Quy ước chiều dòng điện chiều chuyển dời có hướng hạt mang điện tích dương, Theo quy ước bên nguồn điện dòng điện có chiều từ cực dương, qua vật dẫn đến cực âm nguồn điện (chiều từ nơi có điện cao đến nơi có diện thấp) Độ chênh lệch điện điểm gọi hiệu điện điểm : VA-VB= UAB Muốn trì dòng điện lâu dài vật dẫn cần trì HĐT đầu vật dẫn ( U=0  I =0) 2/ Mạch điện: a Đoạn mạch điện mắc song song: *Đặc điểm: mạch điện bị phân nhánh, nhánh có chung điểm đầu điểm cuối Các nhánh hoạt động độc lập *Tíh chất: Uchung cường độ dòng điện mạch trổng cường độ dòng điện mạch rẽ I=I1+I2+ +In 3.Nghịch đảo điện trở tương đương tổng nghịch đảo điện trở thành phần R=R1+R2+ +Rn -Từ t/c công thức định luật ôm  I1R1=I2R2= =InRn=IR - từ t/c  Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị r điện trở đoạn mạch mắc song song R=r/n - từ t/3  điện trở tương đương đoạn mạch mắc song song nhỏ điện trở thành phần b Đoạn mạch điện mắc nối tiếp: *Đặc điểm:các phận (các điện trở) mắc thành dãy liên tục cực nguồn điện ( phận hoạt động phụ thuộc nhau) *tính chất: 1.I chung U=U1+U2+ +Un R=R1+R2+, Rn *Từ t/c công thức định luật ôm I=U/R  U1/R1=U2/R2= Un/Rn (trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện đầu vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở chúng)  Ui=U Ri/R Từ t/s  có n điện trở giống mắc nối tiếp điện trở đoạn mạch R =nr Cũng từ tính chất  điện trở tương đương đoạn mạch mắc nối tiếp lớn điện trở thành phần C.Mạch cầu : Mạch cầu cân có tính chất sau: - điện trở: r  r ( R5 đường chéo cầu) r r Đề cương ôn tập HSG tỉnh-Trường NBS4/7/14 -Về dòng: I5=0 -về HĐT I :Ur5=0 ; I  r ; I  I ; I  I suy I r I r r1  r3 ; Mạch cầu không cân bằng: I5 khác 0; U5khác r r * Trường hợp mạch cầu có số điện trở có giá trị 0; để giải toán cần áp dụng quy tắc biến đổi mạch điện tương đương ( phần ) *Trường hợp điện trở khác xét sau 3/ Một số quy tắc chuyển mạch: a/ chập điểm điện thế: "Ta chập hay nhiều điểm có điện thành điểm biến đổi mạch điện tương đương." (Do VA-Vb = UAB=I RAB  Khi RAB=0;I  RAB  0,I=0 Va=VbTức A B điện thế) Các trường hợp cụ thể: Các điểm đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở không đáng kể Được coi có điện Hai điểm nút đầu R5 mạch cầu cân b/ Bỏ điện trở: ta bỏ điện trở khác khỏi sơ đồ biến đổi mạch điện tương đương cường độ dòng điện qua điện trở Các trường hợp cụ thể: vật dẫn nằm mạch hở; điện trở khác mắc song song với vật dãn có điện trở 0( điện trở bị nối tắt) ; vôn kế có điện trở lớn (lý tưởng) 4/ Vai trò am pe kế sơ đồ: * Nếu am pe kế lý tưởng ( Ra=0) , chức dụng cụ đo có vai trò dây nối đó: Có thể chập điểm đầu am pe kế thành điểm bién đổi mạch điện tương đương( am pe kế điểm sơ đồ) Nếu am pe kế mắc nối tiếp với vật đo cường độ d/đ qua vậtđó Khi am pe kế mắc song song với vật điện trở bị nối tắt ( nói trên) Khi am pe kế nằm riêng mạch dòng điện qua tính thông qua dòng nút mà ta mắc am pe kế ( dưạ theo định lý nút) * Nếu am pe kế có điện trở đáng kể, sơ đồ chức dụng cụ đo am pe kế có chức điện trở bình thường Do số tính công thức: Ia=Ua/Ra 5/ Vai trò vôn kế sơ đồ: a/ trường hợp vôn kế có điện trỏ lớn ( lý tưởng): *Vôn kế mắc song song với đoạn mạch số vôn kế cho biết HĐT đầu đoạn mạch đó: UV=UAB=IAB RAB *TRong trường hợp mạch phức tạp, Hiệu điện điểm mắc vôn kế phải tính công thức cộng thế: UAB=VA-VB=VA- VC + VC- VB=UAC+UCB *có thể bỏ vôn kế vẽ sơ đồ mạch điện tương đương *Những điện trở mắc nối tiếp với vôn kế coi dây nối vôn kế ( sơ đồ tương đương ta thay điện trở điểm dây nối), theo công thức định luật ôm cường độ qua điện trở coi ,( IR=IV=U/  =0) b/ Trường hợp vôn kế có điện trở hữu hạn ,thì sơ đồ chức dụng cụ đo vôn kế có chức điện trở khác Do số vôn kế tính công thức UV=Iv.Rv 4 3 Đề cương ôn tập HSG tỉnh-Trường NBS4/7/14 6/.Định lý nút :Tổng dòng điện vào nút tổng dòng điện khỏi nút 7/ Công thưc điện trở: R =? ; 8/ Định luật ôm: I = U/R B BÀI TẬP  l R I Công thức điện trở S 1.1Một dây dẫn đồng tính có chiều dài l Nếu gấp lại làm đôi, gập lại làm bốn, điện trở sợi dây chập phần điện trở sợi dây ban đầu ( Đ/S:R1=1/16R) 1.2 Một đoạn dây chì có điện trở R Dùng máy kéo sợi kéo cho đường kính dây giảm lần , điện trở dây tăng lên lần.(ĐS: 16 lần) 1.3 Điện trở suất đồng 1,7 10-8 m, nhôm 2,8.10-8 m.Nếu thay dây tải điện đồng , tiết diện 2cm2 dây nhôm, dây nhôm phải có tiết diện bao nhiêu? khối lượng đường dây giảm lần (D đồng=8900kg/m3, D nhôm= 2700kg/m3) 1.4 Một cuộn dây đồng đường kính 0,5 mm,quấn quanh lõi hình trụ dài 10cm, đường kính lõi 1cm đường kính đĩa đầu lõi 5cm Biết vòng dây quán sát Hãy tính điện trở dây 1.5 Một dây nhôm có khối lượng m=10kg, R=10,5 .Hãy tính độ dài đường kính dây 1.6 Một bình điện phân đựng 400cm3 dung dịch Cu SO4 điện cực đồng đặt đối diện nhau, cách 4cm ,nhưng sát đáy bình.Độ rộng 2cm, độ dài phần nhúng dung dịch 6cm, điện trở bình 6,4  a tính điện trở suất dung dịch dẫn điện b Đổ thêm vào bình 100cm3 nước cất, mực d/d cao them 2cm Tính điện trở bình c Để điện trở bình trở lại giá trị ban đầu,phải thay đổi khoảng cách bao nhiêu, theo hướng nào? Gợi ý cách giải Đề cương ôn tập HSG tỉnh-Trường NBS4/7/14 1.1 Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiêù dài, tỉ lệ nhịch với tiết điện dây Theo đề bài, chiều dài giảm lần,làm điện trở giảm lần mặtkhác tiết diện lại giảm lần làm điện trở giảm thêm lần điện trở sợi dây chập giảm 16 lần so với dây ban đầu 1.4 Tính số vòng lớp: n=100/0,5=200 Tính độ dày phần quấn dây: (5-1): 2.10=20m Số lớp p=20: 0,5=40( lớp) Tổng số vòng dây: N=n.p=8000 vòng Đường kính t/b vòng: d=(5+1):2=3cm Chiều dài củadây: l=  dn=753,6m  d Tiết diện t/b dây: S= R.l = Điện trở dây: s 1.6 a.diện tích miếng đồng ngập d/d:S1=a.h điện trở suất dây ban đầu = R1S1/11 3 b thể tích d/d ban đầu v1=400cm , thể tích d/d lúc sau v2=500cm tỉ số nồng độ d/d lúc 2 v sau: đầu kvà1 lúc k v1  = 5/4 (nồng độ d/d cao khả dẩn điện tốt, suất điện trở bé) Tiết diện dây dẩn lúc sau: S2= a.( h+0,02)= điểntở bình R2= 2.l/S2=6  c lx=R1 S2/  2=4,27m II.ghép điện trở-tính điện trở-đo điện trở II.1.ghép điện trở 2.1 Có điện trở giống hệt nhau, hỏi tạo giá trị điện trở khác Nếu điện trở có giá trị khác R1, R2, R3 tạo bao nhiêu? 2.2 Có hai loại điện trở: R1=20 , R2=30  Hỏi cần phải có điện trở loại để mắc chúng: a Nối tiếp đoạn mạch có điện trở R=200 ? b Song song đoạn mạch có điện trở R=  (S 121/nc9) 2.3** Có điện trở loại r=5  Cần , phải mắc chúng nào, để điện trở cá giá trị nguyên cho trước? Xét trường hợp X=6, 7,8,9( ) 2.4 Phải lấy điện trở r=  để mắc thành đoạn mạch có điện trở R=0,6  (S121/nc9) 2.5 Cho mạch điện hình vẽ 1.8 ;UBD khômg đổi 220v, R1=170 , A R1 R B D Am pe kế 1A R gồm 70 điện trở nhỏ mắc nối tiếp,Hình1.8 thuộc loại khác nhau: 1,8 , , 0,2 .Hỏi loại có chiếc? 2.6*Một hộp kín (gọi hộp đen) chứa toàn điện trở, điện trở nối với chốt A,B,C nhô Đo điện trở cặp điểm ta được:RAB=12 , RBC=16,5  RAC= 28,5  Hỏi hộp chứa tối thiểu điện trở, tính điện trở vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào điểm A,B,C? đoạn mạchđiện hình tam giác,hình (quy đoạn mạch song nối tiếp) ** 2.7 Ba điện trở x,y,z làm thành cạnh tam giác ABC hình vẽ Điển trở mạng đo theo ba cạnh AB, BC, CA a,b,c Tính x,y,z Xét trường hợp Đề cương ôn tập HSG tỉnh-Trường NBS4/7/14 1/ a=5 , b= , c=  ĐS 1/ x=6, y= 12, z=18 2/ a=8 , b= 18 , c= 20  2/ x=9, y=27, z=45 2.8** Một hộp đen ( tương tự 1.6) Có RAB= 20 , RBC==45 , RAC=50 .Xác định điện trở vẽ sơ đồ cách mắc chúng vào điểm A,B,C mạch điện vô hạn tuần hoàn phía, phía (xem cácbài 2.9*, 2.10*,2.11* NC9/ĐHQG) Mạch điện có tính chất đối xứng ( đối xứng trục).Xem tập 2.7; 2.8 NC9/ ĐHQG Các tập khác (về quy tắc chuyển mạch ):xem tập 2.2;2.3; 2.3; 2.4; 2.5NC9 /ĐHQG II 2.Đo điện trở: ( Bài tập thực hành) 2.9 Dùng am pe kế có điện trở nhỏ, điện trở biết trước trị số r, ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn X.( cho ắc quy nối với mạch hiệu điện cực không thay đổi); (S/121/nc9) 2.10 Cho am pe kế, vôn kế, ắc quy số dây nối.Hãy xác định điện trở vật dẫn x Xét trường hợp a Am pe kế có điện trỏ nhỏ, vôn kế có điện trỏ lớn ( Am pe kế vôn kế lí tưởng) b Am pe kế có điện trở đáng kể,vôn kế có điện trở hữu hạn 2.11.Dùng vôn kế có điện trở lớn,một điện trở biết trước điện trở r,một ắc quy số dây nối Hãy xác định điện trở vật dẫn x (S/121/nc9) 2.12:Xác định điện trở xuất chất làm dây dẩn với dụng cụ: am pe kế, vôn kế, ắc quy,thước đo chiều dài, thước kẹp số dây nối khác (S/121) 2.12.Ba điện trở mắc với hộp kín hình vẽ Hãy tìm điện trở R1,R2,R3 Dụng cụ gồm có: vôn kế, am pe kế, ắc quy số dây nối (S/121/nc9) 2.13 Nêu phương án xác định giá trị điện trở Rx với dụng cụ sau đây: Một Am pe kế,một điện trở r1 biết trước giá trị, Một đoạn dây dẫn có suất điện trở lớn, số dây nối(có suất điện trở bé) pin, thước thẳng có thang đo 2.14 Cho vôn kế , vôn kế có điện trở R0 biết, vôn kế có điện trở Rx chưa biết, nguồn điện chiều, điện trở R Hãy xác định Rx vôn kế vôn kế 2.15 Cho điện trở R1và R2 , am pe kế , nguồn điện không đổi.Tinh giá trị điện trở 2.16 Làm đo HĐT mạng điện cao 220 v , có vôn kế với thang đo đến 150V? ( điện trở vôn kế nhau) 2.17.Cho hộp đen (hình 2.10) có cực ra, vôn kế, am pe kế, nguồn điện dây nối Biết hộp có điện trở mắc hình Hãy xác định đọ lớn điện trở 2.18 Trong hộp kín A có bóng đèn pin, hộp kín B có điện trở Làm biết bóng đèn nằm hộp ( xem 117 /S121/nc9) Đề cương ôn tập HSG tỉnh-Trường NBS4/7/14 2.19 Bằng cách nào, nhúng dây dẩn nối với cực nguồn điẹn vào cốc nước, có thểnhận biết có tồn hay không chúng hiệu điện thế? 2.20 Để xác định xem cực nguồn điện cực dương cực cực âm, thực tế người ta thường đặt vào cốc nước đầu dây dẫn nối với cực quan sát thấy gần dâỷ dẩn tỏa nhiều khí Theo số liệu làm xác định cực cực âm? 2.21.* Cho nguồn điện có hiệu điện thé U nhỏ không đổi,một điện trở r chưa biết mắc đầu vào cực nguồn, ampekế có điện trở Ra khác chưa biết, biến trở có giá trị biết trước Làm để xác định hiệu điện ( nc8) 2.22.** Có am pe kế lí tưởng , với giới hạn đo khác chưa biết, đủ đảm bảo không bị hỏng Trên mặt thang chia độ chúng có vạch chia, chữ số Dùng am pê kế với nguồn có hiệu điện không đổi,chưa biết, điện trỏ mẫu R1 biết giá trị nối để xác định điện trở Rx chưa biết.Hãy nêu phương án thí nghiệm (có giải thích) Biết độ lệch kim am pe kế tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua (cn8) ( giải lại toán có ampekế) III.Định luật ôm cho đoạn mạch- cho toàn mạch Định luật ôm cho toàn mạch- mạch điện có nhiều nguồn Tóm tắt lí thuyết: Cho mạch điện gồm điện trở R mắc cực nguồn điện chiều có suất điện độngE, điện trở r (h-A).gọi cường độ E dòng điện mạch I ta có I  (1) rR Từ công thức * định luật ôm cho toàn mạch  E=I(.r+R)hay E=I.r+I.R (2) Dấu E I mạch điện có nhiều nguồn ( hình B):Trongmạch điện có nhiều nguồn,để viết dấu nguồn cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch ta làm sau: - Chọn chiều dòng điện đoạn mạch( chọn tùy ý) -Chọn chiều xét mạch kín quan tâm - lấy dấu (+) cho nguồn E chiều xét qua có chiều từ cực âm (-) sang cực dương (+ ) , lấy dấu (+) cho cường độ dòng điện I chiều dòng điện chạy qua điện trở ( hay đoạn mạch) với chiều tính mà ta chọn Ví dụ:ở hình-B tạm quy ước chiều dòng điện mạch hình vẽ,xét mạch kín CABC( theochiều C A  B  C) thì: E1 lấy dấu(+), E2 lấy dấu (-),I1 I2 lấy dấu (+)nên ta có phương trình E1E2=I1r1+I2r2 Bài tập vận dụng: 1.1 Cho mạch điện hình vẽ3.1.1 Trong E1=12V, r1= , r2 =  a tìm E2 để dòng điện qua R? b Giả sử cho R=1 , E2=6 V,khi dòng điện qua R khác tính cường độ dòng điện UAB c UAB=? Nếu R=0, R lớn ? Bài tập khác: Đề thi HSG tỉnh ( 20012002),Bài ( trang 86 Đề cương ôn tập HSG tỉnh-Trường NBS4/7/14 CC), 100 ( trang 23/cc) Mạch cầuTỏng quát Tóm tắt lí thuyết: *Quy tắc biến đổi mạch hình thành mạch hình tam giác: R1= xy  yz  zx xy  yz  zx xy  yz  zx , R1= , R1= z x y *Quy tắc chuyển mạch hình tam giác thành hình sao: x  R R R R R 1 z  R R R R R y  R R R R R 1 2 Bài tập mẫu:Xem ví dụ trang 66 sách vật lí nâng cao 9-ĐHQG Bài tập vận dụng 3.2.1: Cho mạch điện hình vẽ 3.3.1 , R1 = R2 = , R3 =2 ,R4=3 ,R5=4 ., UAB=5,7V Tìm cường độ dòng điện điện trở tương đương mạch cầu 3.2.2 Cho mạch điện hình 3.3.1, R1 = R2 = , R3 =2 ,R4=3 ,R5=4  ,I5=0,5A có chiều từ C đến D Tìm Hiệu điện thếgiữa điểm A B 3.2.3 Cho mạch điện hình 3.3.1, R1 = R2 = , R3 =2 ,R4=3 ,R5=4,I5=0,5A Tìm Hiệu điện điểm A B 3.2.4 Chomạch điện hình 3.2.2.trong R1 = R4 = , R3 =R2=3 ; R5 bóng đèn loại (3V-1,5W)đấng sáng bình thường.tính UAB? Phương pháp giải: Bài 3.2.1: *cách 1: đặt ẩn số U1 U3 ;U5 Dựa vào công thức cộng tính U2,U4 theo U1 U3 ( đặt ẩn U1và U4 ) lập phương trình dòng nút C D theo ẩn số chọn;  giải phương trình tính U1 , U3  cường độ dòng điện chạy điện trở mạch  điện trở tương đương đoạn mạch *Cách 2: đặt ẩn số I1 I3, tính I2và I4 theo ẩn số chọn Lập phương trình tính hiệu điện AB ,giải hệ phương trình  I1 I2  I3, I4,I  RAB *Cách 3: biến đổi mạch điện tương đương( tam giác thành ngược lại), tính điện trở tương đương đoạn mạch, tính cường độ dòng điện mạch tính I1 I3 từ hệ phương trình I1+I3=I (1), I1R1 +I5R5=I3R3 Bài 3.2.2: Chọn cách giải Đặt ẩn U1 U4 ( U1 U3 )  vận dụng công thức cộng thế, viết công thức tính U2 U3 theo U1 U4,  Lập tiếp phướng trình tính UAB theo nhánh ACDB: UAB= U1 + I5 R5 + U4 =UAB (1) Lập thêm phương trình dòng nút C D: U U U U U U R U  AB R ( 2) R U  AB R (3) Giải hệ phương trình ẩn tìm UAB (từ lại tìm đại lượng khác lại ) 3.2.3: giải tương tự 3.3.2 chưa cho biết chiều dòng điện I5 cần phải xác định chiều I5 trước ( chọn sai, dẫn đến UAB