GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN CÔNG SUẤT ĐIỆN CỰC ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN BIẾN TRỞ - Full 10 điểm

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THUYẾT MINH MÔ TẢ GIẢI PHÁP
VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN SÁNG KIẾN

1. Tên giải pháp:

“Giải pháp nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi phần Công suất
điện cực đại liên quan đến biến trở”

2. Ngày giải pháp được áp dụng lần đầu: Từ 01/9/2021

3. Các thơng tin cần bảo mật (nếu có): Khơng

4. Mô tả các giải pháp cũ thường làm:

Trong các lớp bồi dưỡng học sinh giỏi, học sinh được giáo viên cung cấp
các kiến thức và giải quyết các bài tập theo chuyên đề. Những học sinh tích cực
có ý thức học tập cao cịn làm thêm nhiều bài tập trong các sách tham khảo. Khi
giải quyết các bài tập vật lý học sinh sẽ gặp rất nhiều khó khăn vì thiếu kiến thức
cơ bản. Lúc đó, giáo viên thường phải làm thay rồi giải thích, bổ sung các kiến
thức đó. Cách làm như vậy khiến học sinh khơng hiểu hoặc hiểu nhưng mang
tính đơn lẻ thiếu tính hệ thống nên việc áp dụng cho các bài khác gần như khơng
có. Việc thiếu kiến thức khiến cho việc tự học của học sinh gặp nhiều khó khăn.
Đây là một trong các nguyên nhân dẫn đến hiệu quả của cơng tác bồi dưỡng
HSG cịn thấp.

5. Sự cần thiết phải áp dụng giải pháp:

Trong dạy học vật lí, bồi dưỡng học sinh giỏi là một nhiệm vụ cũng như

trách nhiệm quan trọng để nâng cao tay nghề của giáo viên cũng như phát triển
năng lực của học sinh một cách toàn diện nhất. Giúp học sinh nắm được phương
pháp học và làm bài tập một cách linh hoạt, có tác dụng đào sâu, mở rộng kiến
thức và làm nhiều dạng bài tập sinh động.

Từ chỗ giải được bài tốn nhanh, gọn và chính xác các em vươn tới bài
tập giải quyết mối liên hệ giữa các hiện tượng Vật lý khác nhau. Nếu làm tốt
điều này người giáo viên đã giúp các em học sinh tự tin hơn vào khả năng của
mình và thêm phần hứng thú học tập.

Trong chương trình vật lí THCS, phần vật lý 9 đóng vai trị trọng tâm với
lượng kiến thức khá lớn, trong đó phần Điện học góp phần khơng nhỏ. Đặc biệt
việc vận dụng kiến thức Công suất điện vào các dạng bài tập rất phong phú.

Thực tế trong đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh mức độ vận dụng cao
trong các bài toán phần điện lớp 9 khá nhiều. Việc này đã khiến cho học sinh khi
tham gia học đội tuyển vật lý gặp rất nhiều khó khăn, thiếu tự tin, kết quả thi
chưa tốt.

2

Được giao nhiệm vụ tham mưu chỉ đạo công tác Bồi dưỡng học sinh cấp
tỉnh môn Vật lý của huyện, tơi đã theo dõi, tìm hiểu và trao đổi với giáo viên
trực tiếp dạy đội tuyển, các giáo viên cốt cán của huyện và thống nhất đưa ra
“Giải pháp nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi phần công suất
điện cực đại liên quan đến biến trở”.

6. Mục đích của giải pháp: Giải pháp giải quyết một số vấn đề sau:

- Từ thực tiễn và hiện trạng của việc Bồi dưỡng học sinh giỏi phần định

luật ôm trong giải bài tập vật lý, kết quả các bài khảo sát, tôi nhận thấy học sinh
còn bỡ ngỡ khi giải các bài tập liên quan đến các nội dung kiến thức sau:

- Công suất trên biến trở đó đạt một giá trị nào đó.

- Cơng suất trên biến trở đó là lớn nhất, tìm giá trị cơng suất.

- Công suất trên một đoạn mạch nào đó là lớn nhất, tìm giá trị cơng suất.

- Công suất trên tồn mạch là lớn nhất, tìm giá trị cơng suất.

- Giúp học sinh các trường THCS trên địa bàn huyện; đội tuyển học sinh
giỏi cấp tỉnh huyện Hiệp Hòa biết và làm thành thạo bài tập phần định luật ôm
cho các loại đoạn mạch.

- Phân tích và đánh giá kết quả đạt được từ sáng kiến để áp dụng vào thực tiễn.

7. Nội dung

7.1. Thuyết minh giải pháp mới hoặc cải tiến
Để nâng cao chất lượng học sinh giỏi đội tuyển vật lí tham gia thi cấp
huyện, cấp tỉnh, trước tiên giáo viên cần cung cấp và yêu cầu học sinh trong đội
tuyển nắm chắc các công thức cơ bản của định luật ôm, cơng thức phần cơng suất
điện; các đại lượng có mặt trong công thức và đơn vị của các đại lượng; mối quan
hệ giữa các đại lượng trong công thức, cụ thể:

A. Về kiến thức
1) Định luật Ôm: Biểu thức: I  U Trong đó:

R

U: Hiệu điện thế (V)

R: Điện trở dây dẫn (  )

I: Cường độ dòng điện (A)

2) Cơng thức tính điện trở: Biểu thức : R   l Trong đó

s

R: điện trở dây dẫn (  )
 : Điện trở suất (  m)

l: Chiều dài dây dẫn (m)
s: Tiết diện dây dẫn (m2)

3) Công suất điện.

3

+ Số Vôn – số Oát ghi trên dụng cụ điện.

- Số Vôn ghi trên dụng cụ điện là hiệu điện thế định mức.

- Số Oát ghi trên dụng cụ điện là công suất định mức của dụng cụ điện

- Khi dụng cụ điện được sử dụng với hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định
mức thì Ptt = Pđm khi đó dụng cụ điện hoạt động bình thường.

- Nếu dụng cụ điện hoạt động bình thường thì: Usd = Uđm; Ptt = Pđm.

+ Cơng thức tính cơng suất:

- Công suất tiêu thụ của một dụng cụ điện (một đoạn mạch) bằng tích của
hiệu điện thế giữa hai đầu dụng cụ đó (đoạn mạch) với cường độ dịng điện chạy
qua nó.

- Cơng thức: P  U.I .

Trong đó:

P là cơng suất đo bằng ốt (W)

U là hiệu điện thế - đơn vị Vôn (V)

I là cường độ dòng điện – đơn vị Ampe (A).

Theo định luật Ôm : I  U  U  I.R thay vào công thức trên ta được:

R

P  U2  I2.R .

R

4) Mở rộng, nâng cao.

* Công suất của đoạn mạch nối tiếp:

+ Trong đoạn mạch nối tiếp, công suất tiêu thụ trên mỗi điện trở tỉ lệ
thuận với điện trở đó:

P1  R1 .

P2 R 2

+ Công suất tiêu thụ của đoạn mạch nối tiếp bằng tổng công suất tiêu thụ
của mỗi điện trở:

P  P1  P2  ...  Pn

+ Chứng minh: R1 R2 R3 Rn

Ta có: P1  I12.R1; P2  I22.R2;...; Pn  In2.Rn
Và P  I2.Rtd  I2.(R1  R2 ...  Rn )  I2.R1  I2.R2 ...  I2.Rn  P1  P2 ...  Pn

* Công suất của đoạn mạch song song
+ Trong đoạn mạch song song, công suất tiêu thụ trên mỗi điện trở tỉ lệ
nghịch với điện trở đó:

4

P1  R 2 .

P2 R1

+ Công suất tiêu thụ của đoạn mạch song song bằng tổng công suất tiêu
thụ của mỗi điện trở:

P  P1  P2  ...  Pn

* Công suất của đoạn mạch hỗn hợp.

+ Công suất tiêu thụ của đoạn mạch hỗn hợp bằng tổng công suất tiêu thụ
của mỗi điện trở:

P  P1  P2  ...  Pn

B. Các dạng bài tập: Tìm giá trị của biến trở để:

- Cơng suất trên biến trở đó đạt một giá trị nào đó.

- Cơng suất trên biến trở đó là lớn nhất, tìm giá trị cơng suất.

- Cơng suất trên một đoạn mạch nào đó là lớn nhất, tìm giá trị cơng suất.

- Cơng suất trên tồn mạch là lớn nhất, tìm giá trị cơng suất.

Đây là bài tập cơ bản, giúp học sinh trong đội tuyển ôn lại kiến thức cơ
bản, nắm chắc kiến thức cơ bản và rèn học sinh phương pháp làm một bài tập
vật lý. Đối với dạng bài tập này nếu học sinh không nắm chắc sẽ rất khó khăn
cho việc học cũng như trình bày các bài toán dạng tiếp theo.

1. Để giải các bài toán này yêu cầu phải nắm vững các kiến thức sau:

- Phương pháp giải bài toán mạch điện cơ bản.

- Công thức tính cơng suất của mạch điện: P = U.I và công suất toả nhiệt
trên điện trở: P = I2.R

- Tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất.

Ví dụ: Tìm giá trị nhỏ nhất của A = (a + b)2

Nếu a > 0 , b > 0 theo bất đẳng thức Cosi: (a+b)2 ≥ 4ab và a.b = const
để A = (a+b)2 nhỏ nhất khi a = b

- Phương pháp biến đổi và giải phương trình bậc hai một ẩn.

2. Các bước giải.

* Cách 1:

- Đối với loại bài tập tìm cơng suất cực đại ta đưa về dạng phân số có tử

2 U2.R x
số không đổi, mẫu số chứa ẩn. Pb = Ib .R x=> P  2 Tìm Rx để Pmax, biết
R Rx 

U, R khơng đổi.

- Khi đó để Pmax thì (R + Rx)2 /Rx min.

5

- Áp dụng bất đẳng thức cosi cho 2 số dương là (R + Rx)2 /Rx min khi R =

U2

Rx thay vào biểu thức tính cơng suất suy ra Pmax 

4.R

* Cách 2: Sử phương trình: P  P1  P2 .. Pn  U.I  I2 .R1 ...

Với ẩn I cho cả mạch nối tiếp, mạch song song và mạch hỗn hợp. Dựa vào ∆ để
tìm Pmax

* Lưu ý:
- Cần dạy cho học sinh cách giải phương trình bậc 2 hoặc bấm máy tính.

- Dạy cho học sinh bất đẳng thức Cosi: với 2 số a, b khơng âm ta ln có
a  b  2. a.b , dấu "=” xảy ra khi a = b.

- Đề bài yêu cầu tìm cơng suất toả nhiệt trên biến trở nào thì viết cơng
thức tính cơng suất toả nhiệt trên biến trở đó.

- Nếu cường độ dịng điện, hiệu điện thế, gía trị của biến trở có giá trị nào
đó khi cơng suất đạt cực đại thì khơng được thay vào ngay cơng thức cơng suất
vì giá trị biến trở lúc này là giá trị thay đổi. Phải giải theo các bước đã nêu trên
sau đó mới thay các giá trị đã cho vào biểu thức.

3. Các ví dụ

3.1. Ví dụ 1: Hai cụm dân cư dùng chung một
trạm điện, điện trở tải ở hai cụm bằng nhau và bằng R
(như hình vẽ), cơng suất định mức ở mỗi cụm là P0 bằng
48,4 KW, hiệu điện thế định mức ở mỗi cụm là Uo, hiệu
điện thế hai đầu trạm luôn được duy trì là U0. Khi chỉ

cụm I dùng điện (chỉ K1 đóng) thì cơng suất tiêu thụ ở
cụm I là P1 = 40 KW, khi chỉ cụm II dùng điện (chỉ K2
đóng) thì cơng suất tiêu thụ ở cụm II \là P2 = 36,6 KW.

1) Hãy tìm biểu thức liên hệ giữa r1, r2 và R?

2) Khi cả hai cụm dùng điện thì tổng cơng suất tiêu thụ
trên hai cụm là bao nhiêu?

Hướng dẫn
* Khi chỉ cụm I dùng điện (chỉ K1 đóng):

+ Cơng suất định mức trên mỗi cụm: U02

P0= R (1)

+ Khi đó cơng suất tiêu thụ trên cụm I: P U 1 = 12 (2) (U1là hiệu điện thế
trên cụm I khi chỉ cụm I dùng điện)
R

+ Từ (1) và (2) ta có: U1  P1  1

U0 P0 1,1

6

+ Theo bài ra ta có: U1  U0  U1  R  1  r1  0,1R

R R  r1 U0 R  r1 1,1

* Khi chỉ cụm II dùng điện (chỉ K2 đóng):

+ Khi đó cơng suất tiêu thụ trên cụm II: P U 2 = 22 (3) ( U2là hiệu điện thế

R

trên cụm II khi chỉ cụm II dùng điện)

+ Từ (1) và (3) ta có: U2  P2  1

U0 P0 1,15

+ Theo bài ra ta có: R  U2  r2  0,05R

R  r1  r2 U0

* Khi cả hai cụm dùng điện (K1 và K2 đều đóng) ta có điện trở tồn mạch RM:

+ RM = r1+ R  R  r2   0, 6122R .

2R  r2

+ Điện trở đoạn mạch AB: RAB = R  R  r2   0,5122R

2R  r2

+ Ta có: U AB  RAB  0,5122
U0 RM 0, 6122

* Gọi công suất tiêu thụ trên cụm I khi cả hai cụm dùng điện là PI ta có:

PI U AB2 0, 51222
+  2 2  PI  33,88 (KW)
P0 U0 0, 6122

+ Ta có: UCB  R  1  UCB  0,5122 . 1  0, 7968
U AB R  r2 1, 05 U0 0, 6122 1, 05

* Gọi công suất tiêu thụ trên cụm II khi cả hai cụm dùng điện là PII ta có

PII UCB 2 2

+  2  0, 7968  PII  30, 73 (KW)

P0 U0

* Vậy khi cả hai cụm dùng điện thì tổng cơng suất tiêu thụ trên hai cụm là:

P = PI + PII  P = 64,61(KW)

Những sai lầm của học sinh đối với dạng này: Học sinh chưa nắm chắc
kiến thức công suất mạch nối tiếp và mạch song song.

Giải pháp: Trước tiên giáo viên cần phải hướng dẫn học sinh phân tích
đầu bài; căn cứ vào dữ kiện đầu bài để lập luận, áp dụng cơng thức tính cơng
suất của đoạn mạch nối tiếp và song song tìm các đại lượng theo yêu cầu của bài
toán (chú ý đến đơn vị của các đại lượng).

3.2. Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ
U  12V ; R0  8 ; Rb là biến trở.

7

a. Điều chỉnh biến trở để công suất trên biến trở là A B
4W. Tính giá trị Rb tương ứng và giá trị công suất
của mạch trong trường hợp này. R0 Rb

b. Phải điều chỉnh Rb có giá trị bằng bao nhiêu để để
công suất trên Rb là lớn nhất. Tính cơng suất này?

Hướng dẫn

a. Tìm Rb =? và P = ?
+ Cơng suất toả nhiệt trên biến trở: Pb = I2.Rb

+ Dòng điện qua biến trở: I  U
R0  Rb

Vậy: Pb  U 2 .Rb 2 4

(R0  Rb )

U2Rb = 4(R0+Rb)2
122.Rb = 4(8+Rb)2
Rb2 - 20Rb +64 = 0

Giải phương trình ta được: Rb = 4  hoặc Rb = 16 

+ Với Rb = 4  thì cơng suất tồn mạch lúc này là:

P  U 2  12 2  12 W

R0  Rb 8  4

+ Với Rb = 16  thì cơng suất tồn mạch lúc này là:

P  U 2  12 2  6 W

R0  Rb 8 16

b. Tìm Rb = ? để Pmax và Pmax = ?

Cách 1:

+ Công suất trên biến trở:

2 U 2 Rb U 2 Rb U 2 U 2
Pb  I Rb  2 2 2 2 
R0  Rb  R0  2R0 Rb  Rb R0 2
R 
 2R0  Rb  0  R 
Rb R b
b 

Vì U2 khơng đổi nên muốn Pmax thì  R0  2
 Rb

Rb  phải nhỏ nhất. Với R0 >0 và





Rb  0 nên R0 . Rb  R0  8 là một hằng số.
Rb

8

Vậy để  R0  2
 Rb
 
Rb  nhỏ nhất khi và chỉ khi




R0  Rb  Rb  R0  8
Rb

Vậy Rb = 8  thì cơng suất trên biến trở là lớn nhất và

Pb  I 2 Rb  U 2 Rb 2 122.8 2  4,5 W

R0  Rb  8  8

Cách 2

Theo định luật bảo tồn năng lượng: cơng suất tồn mạch bằng tổng cơng
suất trên từng đoạn mạch thành phần.

P = P0 + Pb (ẩn là cường độ dòng điện I)

=> U.I = I2R0 + Pb
=> R0I2 - U.I + Pb = 0

∆ = U2 - 4R0Pb ≥ 0

U 2 U 2 12 2
=> Pb≤ để Pbmax thì Pb    4,5 W
4R0 4R0 4.8

Khi đó ∆ = 0 và phương trình có nghiệm kép I  U  12  0,75A
2R0 2.8

Pbmax = I2.Rb => Rb  2 Pbm  2 4,5  8
I 0,75

Những sai lầm của học sinh đối với dạng này: Học sinh chưa nắm chắc
kiến thức phần biến đổi về phương trình bậc 2; chưa linh hoạt trong việc biến
đổi công thức và biện luận giá trị nhỏ nhất, vì vậy học sinh sau khi đọc đầu bài
sẽ khó khăn trong việc xác định hướng đi của bài toán.

Giải pháp: Trước tiên giáo viên cần phải hướng dẫn học sinh phân tích
đầu bài; căn cứ vào dữ kiện đầu bài để lập luận, áp dụng công thức tìm các đại
lượng theo u cầu của bài tốn (chú ý đến đơn vị của các đại lượng) đặc biệt chú
ý đến việc biến đổi công thức và biện luận tìm giá trị nhỏ nhất của cơng suất điện.

3.3. Ví dụ 3: Người ta lấy điện từ nguồn M N r
MN có hiệu điện thế U ra ngoài ở hai chốt A, B
qua một điện trở r đặt trong hộp (hình vẽ). Mạch + -
ngoài là một điện trở R thay đổi được, mắc vào
A và B.

a. Xác định giá trị của R để mạch ngồi có cơng R

suất cực đại. Tính giá trị cực đại đó. A B

9

b. Chứng tỏ rằng, khi cơng suất P mạch ngồi

nhỏ hơn Pmax thì điện trở R có thể ứng với hai giá
trị R1 và R2 ; R1 , R2 liên hệ với r bằng hệ thức:
R1R2 = r2

Hướng dẫn

a. Tính R để cơng suất mạch ngồi cực đại.

Cách 1:

Cường độ dịng điện qua R:

I  U (1)

Rr

Cơng suất mạch ngồi R: P  I 2R (2)

Từ (1) và (2) ta có: P  U 2.R U 2 (3)
2
(R  r) ( R  r )2

R

Vì U = const , để Pmax thì ( R  r )2 phải nhỏ nhất.

R

Áp dụng bất đẳng thức Cosi: ( R  r )2  4 R. r  4r . Vậy ( R  r )2
R R R

nhỏ nhất khi R  r  R  r

R

U2

Khi đó giá trị của P là: Pmax =

4r

Cách 2:

Theo định luật bảo toàn năng lượng: cơng suất tồn mạch bằng tổng cơng
suất trên từng đoạn mạch thành phần.

P = Pr + PR (ẩn là cường độ dòng điện I)
=> U.I = I2.r + PR (4)
=> rI2 - U.I + PR = 0

∆ = U2 - 4rP U 2 R ≥ 0 <=> PR ≤

4r

U2 (5) .

PRmax khi PRmax =

4r

Khi đó ∆ = 0 phương trình (4) có nghiệm kép: I  U (6)

2R

Mặt khác: PRmax = I2.R (7). Thay (5) và (6) vào (7) ta được: R = r

b. Khi cơng suất mạch ngồi P < Pmax

* Chứng tỏ R có hai giá trị R1 , R2

10

Từ (3) ta có:P(R+r)2 = U2.R

=> P.R2 - (U2 - 2rP)R + r2P = 0 (8)

∆ = (U2 - 2rP)2 - 4r2P2 = U2(U2 - 4rP) (9)

Thay U2 = 4rPmax vào (9) ta có: ∆ = 16r2Pmax .(Pmax - P) (10)

Khi P < Pcđ thì ∆ > 0, phương trình (8) có hai nghiệm riêng biệt là R1 và R2

R1  (U 2  2rP)   (11)

2P

R2  (U 2  2rP)   (12)

2P

* Chứng tỏ: R1.R2 = r2

Nhân (11) với (12) ta được: R1R2  (U 2  2rP)2   2
r
4P 2

Những sai lầm của học sinh đối với dạng này: Học sinh chưa nắm chắc
định luật ơm cho tồn mạch; định luật bảo tồn năng lượng nên việc áp dụng
cơng thức sẽ gặp khó khăn.

Giải pháp: Giáo viên cần hướng dẫn thêm cho học sinh định luật ôm toàn
mạch và định luật bảo toàn năng lượng; rèn học sinh biến đổi cơng thức để lập
luận và tìm đại lượng.

3.4. Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ R0
U
U 12V; R0 1; R1  6; R3  4; R2 là biến
trở. R2 là bao nhiêu để công suất: R3 R1
A R2 B
a. Đoạn mạch AB là lớn nhất. Tính cơng suất
tồn mạch trong trường hợp này.

b. trên R2 là lớn nhất. Tính cơng suất tồn mạch
trong trường hợp này.

Hướng dẫn

a. Theo định luật bảo toàn năng lượng:

P = P03 + PAB
=> UI = (R0 + R3)I2 + PAB
=> (R0 + R3)I2 - UI + PAB = 0 (1)

2 U2

∆ = U - 4(R0 + R3)PAB ≥ 0 => PAB 

4(R0  R3 )

U2  12 2  7,2W

Để PAB lớn nhất khi PAB 
4(R0  R3 ) 4(1 4)

Khi đó ∆ = 0 vậy (1) có nghiệm kép I  U  12  1,2A

2(R0  R3 ) 2(1  4)

11

Điện trở của đoạn mạch AB: RAB  2 PAB  2 7,2  5

I 1,2

Mặt khác: RAB  R1.R2  5 => R2 = 30

R1  R2

b. Tìm R'2 để P2max và cơng suất tồn mạch khi đó

P2 = I22.R2 (2)

Điện trở toàn mạch: R  R0  R3  R1.R2  5  6R2  30  11R2
R1  R2 6  R2 6  R2

Cường độ dịng điện tồn mạch: I  U  12(6  R2 )

R 30  11R2

Cường độ dòng điện qua R2 : I 2  I. R1  72 (3)

R1  R2 30  11R2

Thay (3) vào (2) ta được: P2  72 2.R2 2 72 2

(30  11R2 ) ( 30  11 R2 )2
R2

Để P2max thì ( 30  11 R2 ) phải nhỏ nhất.

R2

Theo bất đẳng thức Cosi ( 30  11 R2 )2  4. 30 .11 R2 .
R2 R2

Vậy ( 30 11 R2 ) 2 nhỏ nhất khi 30  11 R2  R2  2,7
R2 R 2

Cường độ dòng điện chạy qua mạch điện là I = 1,75A

Cường độ dòng điện chạy qua R2 là I2 = 1,2A

Công suất trên R2 là: P2max = 3,9W
Công suất trên toàn mạch là: P’=I2.R=21W

Những sai lầm của học sinh đối với dạng này: Học sinh còn lúng túng
khi áp dụng bất đẳng thức Cosi.

Giải pháp: Giáo viên cần hướng dẫn học sinh khéo léo biến đổi cpoong
thức và vận dung thành thạo bất đẳng thức Cosi.

3.5. Ví dụ 5: Cho đoạn mạch như hình vẽ,

ampe kế có điện trở r, hiệu điện thế giữa hai đầu U

đoạn mạch không đổi U. Khi điều chỉnh biến trở A
số chỉ của ampe kế là I1 = 4A, thì cơng suất tiêu

thụ trên biến trở là 40W; khi số chỉ của ampe kế là

I2 = 3A thì cơng suất tiêu thụ là 31,5W.

Rb

12

a. Tính cơng suất tiêu thụ trên biến trở khi ampe kế
chỉ I3 = 2A.

b. Tìm cơng suất toả nhiệt lớn nhất có thể có trên
biến trở. Khi đó điện trở của biến trở là bao nhiêu?

Hướng dẫn

a. Gọi điện trở của biến trở ứng với hai trường hợp là R1 và R2.

R1  2 P1  40  2,5
I1 16

R2  2 P2  31,5  3,5
I2 9

Theo sơ đồ mạch điện ta có:

U = I1(R1 +r) = 10 + 4r (1)

U = I2(R2 + r) = 10,5 + 3r (2)

Từ (1) và (2) ta tìm được U = 12V; r = 0,5 

Khi ampe kế chỉ I3 = 2A thì biến trở có giá trị R3.

U = I3(R3 + r) => R3 = 5,5 
Công suất toả nhiệt trên biến trở lúc này là: P3 = R3.I23 = 5,5.4 = 22W

b. Công suất toả nhiệt trên biến trở là P, cường độ chạy trong mạch là I

Ta có: Ptm = P1 + P
=> U.I = I2r + P
=> rI2 - UI + P = 0 (3)

∆ = U2 - 4rP ≥ 0 => P ≤ U 2

4r

Vậy để cơng suất trên biến trở có thể lớn nhất thì P = U 2  122  72W

4r 4.0,5

Khi đó ∆ = 0 và phương trình (3) có nghiệm kép: I  U  12  12A

2r 2.0,5

Theo định luật ơm ta có: r  R  U  12  1 => R = 0,5 

I 12

3.6. Ví dụ 6:

Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có E = 8V, r =2  . Điện trở của
đèn là R1 = 3  ; R2 = 3  ; ampe kế có điện trở không đáng kể.

a, K mở, di chuyển con chạy C người ta nhận thấy khi điện trở phần AC
của biến trở AB có giá trị 1  thì đèn tối nhất. Tính điện trở tồn phần của biến
trở và cơng suất của đèn khi đó.

13

b, Thay biến trở trên bằng một biến trở khác và mắc vào chỗ biến trở cũ ở
mạch điện trên rồi đóng khố K. Khi điện trở phần AC bằng 6  thì ampe kế chỉ
5 A. Tính điện trở toàn phần của biến trở mới.

3

Hướng dẫn
a. Gọi R là điện trở toàn phần, x là điện trở phần AC.
* Khi K mở, ta vẽ lại mạch điện như hình bên.

- Điện trở tồn mạch là:

Rtm  R  x  3(x  3) r  x2  (R 1)x  21 6R

x6 x6

 I  E  2 8(x  6) ;

Rtm x  (R 1)x  21 6R

- Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D:

UCD  E  I (R  r  x)  2 24(x  3) ;

x  (R 1)x  21 6R

- Cường độ dòng điện qua đèn là: I1  UCD  2 24 ;

R1  x x  (R 1)x  21 6R

- Khi đèn tối nhất tức I1 đạt min, và khi đó mẫu số đạt cực đại.

- Xét tam thức bậc 2 ở mẫu số, ta có: x   b  R 1  1 ;

2a 2

- Suy ra R  3 (  ).

- Cường độ dịng điện qua đèn là: I1=6/7 A
- Cơng suất của đèn P = I12. R1= (6/7)2. 3 =2,2W

b, Khi K đóng, ta chập các điểm A và B lại với nhau như hình vẽ.

14

Gọi R' là giá trị biến trở toàn phần mới.

- Điện trở toàn mạch lúc này: Rtm  17R ' 60

4(R ' 3)

- Từ các nút ta có: I  IA  IBC hay IA  I  IBC .

- Từ sơ đồ ta tính được cường độ dịng điện mạch chính và cường độ qua BC:

I  32(R ' 3) ; IBC  48 ;
17R ' 60 17R ' 60

- Theo giả thiết IA  5 A, ta có: 32(R ' 3)  48  5 ;
3 17R ' 60 17R ' 60 3

- Từ đó tính được:R' = 12 (  )

4. Bài tập vận dụng

Bài tập 1 : Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ, biết U = 16V, R1 = 4  , R2 =
12  , Rx là một biến trở . Điện trở của dây nối không đáng kể . Xác định giá trị
của Rx để công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB cực đại ?

R1 R2

A B

Rx

Bài tập 2: Cho mạch điện như hình vẽ bên. Biết R1 = 4  , §

bóng đèn Đ loại: 6V – 3W, R2 là một biến tArởM. R1 B N

Hiệu điện thế UAB = 10V (không đổi). R

2

a. Xác định R2 để đèn sáng bình thường.

b. Xác định R2 để cơng suất tiêu thụ trên đoạn mạch mắc song song

đạt cực đại. Tìm giá trị cực đại đó?

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ,

đèn Đ1 giống hệt đèn Đ2. Đặt vào hai đầu §

mạch một hiệu điện thế U = 20V, thì A M R1 B N

tổng công suất tiêu thụ trên hai nhánh

song song là 60W. Biết R = 1,6  và R0 R2

= 2  . Hãy tính cơng suất tiêu thụ trên

15

mỗi đèn.

Bài tập 4: Cho mạch điện như hình vẽ R0
A B
U  24V; R0  6; R1  4; R2 là biến trở.
R2 là bao nhiêu để công suất:

a. Đoạn mạch AB là lớn nhất. Tính cơng R1 R2
suất toàn mạch trong trường hợp này.

b. trên R2 là lớn nhất. Tính cơng suất tồn

mạch trong trường hợp này.

C. Kết quả của sáng kiến

Qua thực tế áp dụng tại trường THCS Lương Phong; cùng với áp dụng
vào giảng dạy đội dự tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh tôi nhận thấy sáng kiến đã góp
phần cải thiện chất lượng học sinh giỏi các cấp so với những năm trước không
chỉ là số lượng mà tăng về chất lượng, cụ thể như sau:

+ Đội tuyển học sinh giỏi mơn vật lí 9 trường THCS Lương Phong tham
gia kì thi chọn học sinh giỏi cấp hun mơn vật lí 9

Năm học Tổng số hs HSG huyện Tham gia đội
tham gia thi HSG tỉnh

Nhất Nhì Ba CN HSG

2019-2020 5 0 0 2 1 2

2020-2021 6 0 1 2 1 3

2021-2022 6 0 1 3 1 4

So với các năm học trước. Năm học 2021-2022 số lượng học sinh tham gia
vào đội tuyển đi thi học sinh giỏi cấp huyện tăng lên (tăng 01 học sinh so với năm
học 2019-2020); chất lượng học sinh giỏi cấp huyện tăng lên; số học sinh được chọn
vào đội dự tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh tăng (tăng 01 học sinh so với năm học 2020-
2021, tăng 02 học sinh so với năm học 2019-2020)

+ Đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lí 9 tham gia kì thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh

Năm học Tổng số hs HSG huyện Xếp thứ
tham gia thi Nhì Ba CN HSG
Nhất

2019-2020 8 0 1 3 2 2/10

2020-2021 8 0 1 4 3 3/10

2021-2022 8 0 3 1 2 2/10

Chất lượng đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh năm 2021-2022 tăng lên (tăng 02
giải nhì so với năm học 2019-2020 và 2020-2021); duy trì ở vị trí thứ 2/10 huyện,
thành phố.

+ Đối với các em học sinh tham gia dự thi vào lớp 10 Chuyên:

16

Năm học 2018-2019: có 3 học sinh được tuyển thẳng vào THPT Chuyên
Bắc Giang. Kết quả có 2/3 em theo học THPT Chuyên Bắc Giang.

Năm học 2019-2020: có 1 học sinh được tuyển thẳng vào THPT Chuyên
Bắc Giang, 4 em dự thi vào THPT Chuyên Bắc Giang. Kết quả có 5/5 theo học
THPT Chuyên Bắc Giang.

Năm học 2020-2021: có 3 học sinh thuộc diện tuyển thẳng vào THPT
Chuyên Bắc Giang.

Số học sinh thuộc diện tuyển thẳng vào THPT Chuyên Bắc Giang năm

học 2020-2021 tăng (tăng 02 học sinh so với các năm học trước).

+ Đối với buổi sinh hoạt chuyên đề: qua trao đổi, rút kinh nghiệm cùng với
sự đánh giá phản hồi của đồng nghiệp tơi có niềm tin về tính khả thi của đề tài này.

Từ kết quả bước đầu thu được, trong các năm học vừa qua cùng với sự
quan tâm của các nhà quản lí giáo dục tơi hi vọng sáng kiến kinh nghiệm của tơi
sẽ góp phần nâng cao chất lượng học sinh giỏi mơn vật lý nói chung và chất
lượng học sinh giỏi mơn vật lí 9 cấp tỉnh nói riêng trong các năm học tiếp theo.

7.2. Thuyết minh về phạm vi áp dụng giải pháp

Giải pháp được sử dụng làm tài liệu bồi dưỡng cho đội tuyển học sinh giỏi
của trường THCS Lương Phong tham gia kì thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp
tỉnh, được sử dụng làm tài liệu bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi đội tuyển vật lí
9 huyện Hiệp Hòa tham gia dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh và được xây dựng
thành chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 9 được báo cáo trước buổi sinh
hoạt chuyên đề do Phòng giáo dục Hiệp Hòa tổ chức để các đồng nghiệp trao
đổi, học hỏi, đóng góp ý kiến và làm tài liệu cho giáo viên môn vật lý của huyện
Hiệp Hòa.

Giải pháp này cũng có thể áp dụng cho bồi dưỡng học sinh giỏi mơn vật lí
nói chung và bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 9 thi các cấp ở các trường trong tỉnh.

7.3. Thuyết minh về lợi ích kinh tế, xã hội của giải pháp:

Quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi là quá trình học hỏi, tìm tịi sáng tạo và
rút kinh nghiệm lâu dài. Người giáo viên muốn nâng cao chất lượng và kết quả
bồi dưỡng đòi hỏi phải yêu nghề, thường xuyên học hỏi, sáng tạo linh hoạt trong
việc lựa chọn nội dung dạy. Bản thân tôi rút ra được bài học kinh nghiệm sau:

- Ln đi sát từng đối tượng học sinh, tìm hiểu tâm sinh lí của học sinh,
thơng cảm về hồn cảnh học sinh.

- Nghiên cứu kỹ nội dung dạy, theo sát các yêu cầu về kiến thức, kĩ năng
từ đó thiết kế cho phù hợp.

- Trong giờ học luôn quan tâm và rèn cho học sinh có kĩ năng vận dụng
kiến thức và tư duy của học sinh trong việc làm các bài tập nâng cao.

- Động viên khuyến khích học sinh kịp thời.

17

- Thường xuyên kiểm tra đánh giá kết quả học tập của các em với kiến
thức đa dạng, phong phú, vừa đánh giá độ nhận thức vừa đánh giá kĩ năng. Việc
đánh giá phải chính xác cơng bằng.

- Ln chú ý đến những sai lầm của học sinh để kịp thời uốn nắn, sửa chữa.

- Kích thích hứng thú học tập của học sinh.

Sáng kiến cũng góp phần vào việc:

- Giúp học sinh trong đội tuyển học sinh giỏi vật lý 9 trường THCS Lương
Phong khắc phục những lỗ hổng về kiến thức, kỹ năng trình bày, phương pháp
làm bài tập hiệu quả.

- Giúp học sinh trong đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh nắm chắc kiến thức,
rèn kỹ năng tư duy và phương pháp làm bài tập nâng cao phần định luật ôm,

phần công suất điện cực đại.

- Giúp giáo viên vật lý các trường THCS trong huyện Hiệp Hòa điều chỉnh
phương pháp bồi dưỡng, rèn kỹ năng cho học sinh, củng cố kiến thức, giúp học
sinh hứng thú và yêu thích mơn vật lý nhằm nâng cao năng lực chun môn cho
giáo viên; nâng cao chất lượng giáo dục của nhà trường và góp phần vào việc
hồn thành mục tiêu của giáo dục, đào tạo con người phát triển toàn diện.

* Cam kết: Tôi xin cam đoan những điều khai trên đây là đúng sự thật
và không sao chép hoặc vi phạm bản quyền.

HIỆU TRƯỞNG Lương Phong, ngày 20/5/2022

TÁC GIẢ SÁNG KIẾN