Phương pháp chập các điểm hoặc bỏ qua một đoạn mạch

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong chương trình Vật lí lớp 11 chương “Dòng điện không đổi” chiếm một
phần kiến thức quan trọng. Ở chương này, học sinh sẽ được tìm hiểu các kiến thức cơ
bản về dòng điện, nguồn điện, định luật ôm, điện năng, công suất điện và định luật
Jun – Len xơ. Giải bài tập về chương này học sinh sẽ phải gặp một hệ điện trở mạch
ngoài mắc từ đơn giản đến phức tạp. Để giải quyết được bài toán trước hết phải nhận
ra được cách mắc mạch để tính điện trở từng đoạn mạch và tổng trở. Với những bài
toán gây nhiễu, đề bài cho nhiều điện trở mắc với nhau và mắc thêm nhiều yếu tố như
Ampe kế, Vôn kế, tụ điện... Lúc này, học sinh sẽ gặp khó khăn trong việc xác định sơ
đồ mắc các điện trở. Để học sinh dễ dàng xác định sơ đồ mắc các điện trở tôi xin đưa
ra đề tài: “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc bỏ qua một đoạn mạch”.
2. Điểm mới của đề tài
Đề tài này đã có nhiều tác giã đã nghiên cứu, tuy nhiên các đề tài đó đa số chỉ
đưa ra phương pháp chập mạch và vẽ lại mạch điện. Với đề tài này, sẽ đưa ra những
trường hợp cụ thể khi nào thì chập các điểm và khi nào thì ta bỏ qua một đoạn mạch
và hướng dẫn chi tiết cách vẽ lại mạch điện để dễ dàng nhận ra sơ đồ mắc các điện
trở.
3. Phạm vi áp dụng đề tài
Đề tài: “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc bỏ qua một đoạn mạch”
áp dụng để giải quyết những bài toán về dòng điện không đổi mà sơ đồ mắc các điện
trở mạch ngoài và các máy đo mà học sinh nhìn vào khó nhận ra sơ đồ mắc.

1


NỘI DUNG
A. Thực trạng vấn đề
Với những bài tập của phần dòng điện không đổi, việc nhìn nhận sai sơ đồ mắc
điện trở sẽ làm cho học sinh lúng túng, mất thời gian, tính sai tổng trở, xác định sai
chiều dòng điện dẫn đến giải sai bài toán.

Đối với những học sinh yếu, trung bình không nhận ra sơ đồ mắc làm cho học
sinh chán nản trong học tập, giảm hứng thú khi học vật lí.
B. Nội dung
I. PHÂN BIỆT MẠCH NỐI TIẾP VÀ MẠCH SONG SONG
1. Sử dụng chiều dòng điện để phân biệt mạch nối tiếp hay song song
Mạch song song hay còn gọi là mạch rẽ nhánh, tại các điểm nút (giao nhau ít
nhất 2 nhánh) dòng điện chia nhỏ về các nhánh, nếu dòng điện không rẽ nhánh thì đó
là mạch nối tiếp.
Điểm nút nơi bắt đầu của mạch song song có dạng như sau:
I1
I
I1
I
I2
I2
I3
2. Sử dụng phương pháp tháo điện trở
Mạch nối tiếp: tháo một điện trở thì mạch hở.
Mạch song song: tháo một điện trở mạch vẫn kín.
II. PHƯƠNG PHÁP VẼ LẠI MẠCH ĐIỆN
1. Phương pháp kéo dài, thu gọn dây nối
Khi điện trở dây nói bằng không việc kéo dài hay thu gọn dây nối không ảnh
hưởng đến mạch.
E,r
R2
R1
Ví dụ 1: Vẽ lại mạch sau:
R3

R4

Phân tích: Dòng điện từ cực dương của nguồn qua các điện trở và không bị rẻ
nhánh nên đây là mạch nối tiếp. Mạch vẽ lại như sau
E,r
R1

R3

R4

R2
2


Ví dụ 2: Vẽ lại mạch

A

R1

E,r

R2

R5
R3

B

R4

Phân tích: Dựa vào chiều dòng điện ta thấy tại A dòng điện phân nhánh nên ta
thấy mạch AB gồm R5//(R3 nt R4), kéo dài, rút ngắn các dây nối mạch vẽ lại như sau
E,r

R1

R2

R5

A

B

R3

R4

2. Phương pháp điểm nút thẳng hàng
Ví dụ: Vẽ lại mạch
A

R1

M

N

R2

R3

R4

R5

B

Q

P

Đặt hai điểm A, B trên một đường thẳng, A ở đầu, B ở cuối. Thứ tự các điểm
còn lại từ trên xuống dưới, từ trái sang phải là A,M,N,P,Q,B.
A

N

M

Q

P

B

Phân tích các điện trở mạch cũ: R 1 nối giữa 2 điểm M và N, R 2 nối giữa 2 điểm
M và Q, R3 nối giữa 2 điểm N và P, R 4 nối giữa 2 điểm N và P, R 5 nối giữa 2 điểm P
và Q. Mạch được vẽ lại như sau

A

M

R1

N

R3

P

R5

Q

B

R4
R2

3


III. PHƯƠNG PHÁP CHẬP CÁC ĐIỂM TRÊN MẠCH HOẶC BỎ QUA
MỘT ĐOẠN MẠCH
1. Chập các điểm
Các điểm trên mạch có chung điện thế chúng ta có thể chập lại với nhau (các
điểm nối với nhau bằng mạch không điện trở hoặc điện trở nhỏ không đáng kể như
nối với nhau bằng một đoạn dây dẫn hoặc am pe kế...).

2. Bỏ qua đoạn mạch
Đoạn mạch nối với nhau bằng vật liệu cách điện, không cho dòng một chiều đi
qua hoặc có điện trở vô cùng lớn thì ta có thể bỏ qua đoạn mạch đó xem như không
có ( Đoạn mạch chứa vôn kế hặc tụ điện...).
3. Các ví dụ
- Ví dụ 1
Xét đoạn mạch như hình vẽ, X là yếu tố chưa biết, hãy vẽ lại mạch nếu X là
a. Am pe kế
b. Vôn kế

A

R1

M

R2
B

R4

R3
N

P

Giải
a. Khi X là Am pe kế có điện trở không đáng kể thì điểm M và P có cùng điện
thế nên ta có thể chập hai điểm này lại. Kết hợp với phương pháp điểm nút
thẳng hàng ta có

M P
A

N

B

Phân tích từ mạch cũ: R1 nối giữa hai điểm A và M, R2 nối giữa hai điểm M và
N, R3 nối giữa hai điểm P và N, R 4 nối giữa hai điểm N và B. Nên mạch được
vẽ lại như sau
R2
R1 M P
R4
N
A
B
R3
b. Khi X là vôn kế có điện trở vô cùng lớn, sẽ không có dòng điện đi qua vôn
kế và R3 nên ta bỏ qua đoạn mạch này, vôn kế sẽ đo hiệu điện thế hai đầu R 2.
Kết hợp phương pháp điểm nút thẳng hàng ta có mạch vẽ lại như sau
R1 M
R4
R2
N
A
B
4


- Ví dụ 2

Xét đoạn mạch như hình vẽ, X là yếu tố chưa biết, hãy vẽ lại mạch nếu X là
R1

a. Am pe kế
b. Vôn kế

M

R2

A

B
R3

R4

N
Giải
a. Nếu X là Am pe kế có điện trở không đáng kể, điểm M và n có cùng điện thế
nên ta có thể chập M với N, mạch vẽ lại như sau
R1
R2
A

M

B

N

R3

R4

b. Nếu X là vôn kế có điện trở vô cùng lớn ta bỏ qua đoạn mạch MN. Mạch
điện được vẽ lại như sau
R1
R2
M
A

B
R3

R4
N

IV. BÀI TẬP VẬN DỤNG
1. Bài tập 1
Cho mạch điện không đổi như hình vẽ, trong đó R1 = 4 Ω , R2 = 6 Ω , R3 = 2 Ω ,
R4 = 2 Ω , UAB = 12V, vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Tìm hiệu điện thế giữa
hai đầu các điện trở và số chỉ vôn kế?
R1

M

V
R3

A
R2

B
R4

N
5


Giải
Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên đoạn mạch MB chứa vôn kế ta có thể bỏ
qua mạch điện được vẽ lại
R1

M

R3

A

N

R4

B

R2
Từ mạch này ta dễ thấy sơ đồ mạch là {(R1ntR3)//R2}ntR4
R13 = R1 + R3 = 4 + 2 = 6( Ω )

R13 .R2
6.6
=
= 3( Ω )
R13 + R2 6 + 6
Rm = R123 + R4= 3 + 2 = 5( Ω )
U
12
I m = I 4 = AB = = 2,4 ( A )
Rm
5
U 4 = I m .R4 = 2,4.2 = 4,8 ( V )
U13 = U 2 = U AB − U 4 = 12 − 4,8 = 7,2 ( V )
U
7,2
I13 = I1 = I 3 = 13 =
= 1, 2 ( A )
R13
6
U1 = I1.R1 = 1,2.4 = 4,8 ( V ) ;U 3 = I 3 .R3 = 1,2.2 = 2,4 ( V )
R123 =

Ta thấy vôn kế nối giữa hai điểm M và B nên số chỉ vôn kế là UMB
Mà UMB = UMN + UNB = U3 + U4 = 2,4 + 4,8 = 7,2(V).
Vậy, vôn kế chỉ 7,2 V.
2. Bài tập 2
Cho mạch điện không đổi như hình vẽ, trong đó R1 = 4 Ω , R2 = 6 Ω , R3 = 3 Ω ,
R4 = 2 Ω , UAB = 18V, Ampe kế có điện trở không đáng kể. Tìm cường độ dòng
điện qua các điện trở và số chỉ Ampe kế?

R1

M

A
R3

A
R2

B
R4

N
6


Giải
Vì Ampe kế có điện trở không đáng kể nên điểm M và điểm B có cùng điện thế
ta có thể chập hai điểm này lại, mạch được vẽ lại như sau
R1
R3
A

R2

N

M
B

R4

Từ mạch điện ta dễ thấy sơ đồ mắc là {R1//[R2nt(R3//R4)]}
Ta tính tổng trở từ trong ra ngoài

R3 .R4
3.2
=
= 1,2 ( Ω )
R3 + R4 3 + 2
R234 = R2 + R34 = 6 + 1,2 = 7,2 ( Ω )
R .R
4.7,2 18
Rm = 1 234 =
= ( Ω)
R1 + R234 4 + 7,2 7
U
18
I1 = AB = = 4,5 ( A )
R1
4
U
18
I 234 = I 2 = I 34 = AB =
= 2,5 ( Α )
R234 7, 2
U 34 = I 34 .R34 = 2,5.1,2 = 3 ( V )
U
U

3
3
I 3 = 34 = = 1( Α ) ; I 4 = 34 = = 1,5 ( Α )
R3 3
R4 2
R34 =

Xét nút N ta thấy I2 = I3 + I4 nên dòng điện qua R3 có chiều từ N đến M. Xét nút
M ta có IA = I1 + I3 = 4,5 +1 = 5,5(A). Vậy Am pe kế chỉ 5,5 A.

7


KẾT LUẬN
1. Ý nghĩa của đề tài
Trên đây là một số kinh nghiệm của bản thân khi giảng dạy cho học sinh giải
bài toán về dòng điện không đổi. Với “Phương pháp chập các điểm trên mạch hoặc
bỏ qua một đoạn mạch” khi giảng dạy cho học sinh, bản thân thấy rất có hiệu quả.
Học sinh không bị rối bởi hình vẽ đề bài, dễ dàng nhận ra sơ đồ mắc và giải bài toán
một cách nhanh chóng. Tạo hứng thú học tập cho học sinh. Tuy nhiên với phạm vi
nghiên cứu nhỏ, chưa có điều kiện tốt về thời gian cũng như hạn chế về năng lực nên
một số điểm còn hạn chế.
Rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp.
2. Ý kiến đề xuất
Xuất phát từ cơ sở lí luận, thực tiễn, mục đích dạy học cũng như những thành
công và hạn chế khi thực hiện đề tài, để giảng dạy bộ môn đạt kết quả tốt tôi xin có ý
kiến đề nghị sau:
* Về phía tổ chuyên môn
Cần tăng cường hơn nữa hoạt động trao đổi, thảo luận nội dung chuyên môn
trong các buổi sinh hoạt tổ, nhóm chuyên môn. Chuẩn bị và đưa những nội dung mới

và khõ để trao đổi thảo luận đưa ra những giải pháp hay.
* Về phía lãnh đạo cấp trên
Tạo điều kiện cho giáo viên về cơ sỡ vật chất, kinh phí để thực hiện hôi thảo
chuyên đề, giao lưu học hỏi kinh nghiệm giảng dạy.

8