Chủ đề 15. Ôn tập về dòng điện không đổi.Image.Marked.Image.Marked

Chủ đề 15: ƠN TẬP VỀ DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI
VẤN ĐÈ 1: DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN. ĐỊNH LUẬT ƠM CHO ĐOẠN
MẠCH CHÍ CHỨA ĐIỆN TRỞ.
1. Dịng điện.
- Dịng điện là dịng các điện tích dịch chuyển có hướng.
- Chiều qui ước của dòng điện là chiều dịch chuyển của các điện tích dương tức là ngược chiều
dịch chuyển của các electron.
- Các tác dụng của dòng điện: dòng điện có tác dụng nhiệt, tác dụng hố học, tác dụng từ, tác
dụng cơ và tác dụng sinh lí, trong đó tác dụng từ là tác dụng đặc trưng của dòng điện.
- Cường độ dòng điện đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện và được xác định bằng
thương số giữa điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời
gian t và khoảng thời gian đó: I 

q
t

Đặt mua file Word tại link sau:
/>- Dịng điện có chiều và cường độ khơng thay đổi theo thời gian gọi là dịng điện khơng đổi. Với
dịng điện khơng đổi ta có: I 

q
t

- Điều kiện để có dịng điện trong một mơi trường nào đó là trong mơi trường đó phải có các điện
tích tự do và phải có một điện trường để đẩy các điện tích tự do chuyển động có hướng. Trong
vật dẫn điện có các điện tích tự do nên điều kiện để có dịng điện là phải có một hiệu điện thế đặt
vào hai đầu vật dẫn điện.
2. Nguồn điện.
- Nguồn điện là thiết bị để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì
dịng điện trong mạch.
- Nguồn điện có hai cực: cực dương (+) và cực âm (-).

- Các lực lạ (khác bản chất với lực điện) bên trong nguồn điện có tác
dụng làm cho hai cực của nguồn điện được tích điện khác nhau và do
đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó.
- Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được
đo bằng công của lực lạ khi làm dịch chuyển một đơn vị điện tích dương ngược chiều điện
trường bên trong nguồn điện:  

A
q

- Đề đo suất điện động của nguồn ta dùng vôn kế mắc vào hai cực của nguồn điện khi mạch
ngoài để hở.
- Điện trở r của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó.
3. Đoạn mạch chỉ chứa điện trở.


Điện trở: Điện trở của dây dẫn kim loại hình trụ: R 
Trong đó:  là chiều dài (m)
S là tiết diện ngang (m 2 )
 là điện trở suất (m) .


S

Ghép điện trở. Điện trở tương đương:
- Mạch điện mắc nối tiếp các điện trở:

R  R 1  R 2  ...  R n

- Mạch điện mắc song song các điện trở:

1
1
1
1


 ... 
R R1 R 2
Rn
+) Nếu có 2 điện trở:

1
1
1
R 1R 2


R
R R1 R 2
R1  R 2
R
+) Nếu có n  R 0 giống nhau: R  0 .
n
Định luật ôm cho đoạn mạch chứa điện trở: R 

U
I

 U  IR là độ giảm thế.

 I  U / R  đồ thị cường độ dòng điện phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào là một đường
thẳng qua gốc tọa độ.
Mạch điện mắc nối tiếp các điện trở:

Mạch điện mắc song song các điện trở:

1
1
1
1
 R  R  R  ...  R
1
2
n


I  I1  I 2  ...  I n
 U  U1  U 2  ...  U n

R  R 1  R 2  ...  R n

I  I1  I 2  ...  I n
 U  U  U  ...  U
1
2
n

4. Điện năng. Công suất điện.
- Điện năng, cơng suất tiêu thụ:

A  UIt ;

P

A
 UI
t

Trong đó:
A là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch (J)
U là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch (V)
I là cường độ dòng điện qua đoạn mạch (A)
t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch (s).
P là công suất tiêu thụ của đoạn mạch (W).
- Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R:

U2
P  UI  I R 
R
2


- Định luật Jun-Lenxo: Nhiệt lượng Q (J) tỏa ra trên một vật dẫn khi có dịng điện chạy qua tỉ lệ
thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện
chạy qua vật dẫn đó:

Q  I 2 Rt
- Cơng. Công suất của nguồn điện: A ng  It ;

P

A ng
t

 I


DẠNG 1: ĐIỆN LƯỢNG. CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN
ĐIỆN.
- Cường độ dòng điện: I 
Số electron: n 

q I.t

e
e

q
t

Trong đó:
q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong thời gian t (C).
I là cường độ dòng điện (A).
t là thời gian có điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng (s).
n là số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong thời gian t.

A

- Suất điện động của nguồn:   q  A  q  It
Trong đó:

A là công mà nguồn điện (công lực lạ), đơn vị là Jun (J);
q độ lớn điện tích, đơn vị là Cu-lơng (C);
E là suất điện động của nguồn điện, đơn vị là Vơn (V).
Ví dụ 1: Một dây dẫn kim loại có các electron tự do chạy qua và tạo thành một dịng điện
khơng đổi. Dây có tiết diện ngang S  0,6mm 2 , trong thời gian 10 s có điện lượng q  9,6 C
đi qua. Tính:
a) Cường độ dòng điện qua dây dẫn.
b) Số electron đi qua tiết diện ngang của dây dẫn trong l0 s.
Lời giải
a) Cường độ dòng điện: I 

q
 0,96 A
t

b) Số electron đi qua tiết diện ngang của dây: n 

q
 6.1019 .
e

Ví dụ 2: Trong khoảng thời gian 10s, dòng điện qua dây dẫn tăng đều từ I1  1 A đến I 2  4 A
. Tính cường độ dịng điện trung bình và điện lượng qua dây trong thời gian trên.
Lời giải

I1  I 2 1  4

 2,5 A
2
2

Điện lượng qua dây trong thời gian trên: q  It  2,5.10  25 C .
Cường độ dòng điện trung bình: I 

Ví dụ 3: Một bộ acquy cung cấp một dịng điện 5A liên tục trong 4 giờ thì phải nạp lại.
a) Tính cường độ dịng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong thời gian 12 giờ thì
phải nạp lại.
b) Tính suất điện động của acquy này nếu trong thời gian hoạt động trên nó sản sinh một công


1728 kJ.
Lời giải
a) Mỗi acquy có một dung lượng xác định. Dung lượng của mỗi acquy là điện lượng lớn nhất mà
acquy có thể cung cấp được khi nó phát điện.
Dung lượng của acquy: q  I.t  I1t1  I 2 t 2  I 2  I1

t1 5
 A.
t2 3

A A 1728.103

 24 V .
b) Suất điện động của nguồn điện:   
q I1t1 5.4.3600
Ví dụ 4: Một bộ acquy có suất điện động 12V nối vào một mạch kín.
a) Tính lượng điện tích dịch chuyển ở giữa hai cực của nguồn điện để acquy sản ra cơng 720 J.
b) Thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 5 phút. Tính cường độ dịng điện chạy qua
acquy này.
c) Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian 1 phút.
Lời giải

A
A 720
=60C
 q  
q
 12
A
720
b) Cường độ dòng điện: I 

 0, 2 A
t 12.5.60
a) Ta có:  

c) Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 phút:

Ne 

q It
0, 2.60
 
 7,5.1019
19
e e 1,6.10

DẠNG 2: ĐỊNH LUẬT ƠM CHO ĐOẠN MẠCH CHỈ CĨ R.
Điện trở: Điện trở của dây dẫn kim loại hình trụ: R 
Trong đó:  là chiều dài (m)
S là tiết diện ngang ( m 2 )

 là điện trở suất (m) .
Ghép điện trở. Điện trở tương đương:
- Mạch điện mắc nối tiếp các điện trở:

R  R 1  R 2  ...  R n

- Mạch điện mắc song song các điện trở:

1
1
1
1


 ... 
R R1 R 2
Rn
+) Nếu có 2 điện trở:

1
1
1
R 1R 2


R
R R1 R 2
R1  R 2
R
+) Nếu có n  R 0 giống nhau: R  0 .

n


S


Định luật ôm cho đoạn mạch chứa điện trở: R 

U
I

 U  IR là độ giảm thế.
 I  U / R  đồ thị cường độ dòng điện phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào là một đường
thẳng qua gốc tọa độ.
Mạch điện mắc nối tiếp các điện trở:

Mạch điện mắc song song các điện trở:

1
1
1
1



...

R R R
Rn
1

2


I  I1  I 2  ...  I n
 U  U1  U 2  ...  U n

R  R 1  R 2  ...  R n

I  I1  I 2  ...  I n
 U  U  U  ...  U
1
2
n


Ví dụ 1: Một thỏi đồng có khối lượng 176 g được kéo thành dây dẫn có tiết diện trịn đường
kính d  0,36 mm . Tính điện trở của dây dẫn. Cho biết khối lượng riêng của đồng là

8,8.103 kg / m3 và điện trở suất của đồng bằng 1,6.108 m .
Lời giải
Tiết diện tròn của sợi dây dẫn S 

d 2
4

m
SD
 m 16m
16.1,6.108.0,176




 30,5  .
Điện trở trên dây dẫn là R 
4
S S2 D 2d 4 D
 0,36 
3
10. 
 .8,8.10
 1000 
Ví dụ 2: Hai điện trở R 1 , R 2 mắc vào hiệu điện thế U  12 V . Lần đầu R 1 , R 2 mắc song
song, dịng điện mạch chính Is  10 A . Lần sau R 1 , R 2 mắc nối tiếp, dòng điện trong mạch
I n  2, 4 A . Tìm R 1 , R 2 .
Khối lượng thỏi đồng là m  VD  SD   

Lời giải
Điện trở tương đương của đoạn mạch khi :

R

1

/ / R2 :

R

1

nt R 2  :

R 1R 1
U 12


 1, 2
R 1  R 2 Iss 10
U 12
R n  R1  R 2 

5
I nt 2, 4

R ss 

Thay (2) vào (1) ta được: R 1R 2  1, 2.5  6
Từ (2) suy ra: R 2  5  R 1

(1)
(2)
(3)
(4)


Thay (4) vào (3) ta được:

R 1.(5  R 1 )  6

 R  3
 R  2

 R 12  5R 1  6  0   1
 2
 R 1  2  R 2  3
Vậy có hai giá trị của R 1 và R 2 là  R 1  3 ; R 2  2   hoặc  R 1  2 ; R 2  3   .
Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ: R 1  12  , R 2  15  ,
R 3  5  , cường độ qua mạch chính I  2 A . Tìm cường độ
dịng điện qua từng điện trở.
Lời giải
Ta có: R 23  R 2  R 3  15  5  20 



R 1R 2
12.20

 7,5 
R 1  R 2 12  20
 IR AB  2.7,5  15 V .

R AB 

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB: U AB
Cường độ dòng điện qua điện trở R 1 , R 2 , R 3 lần lượt là:

U AB 15
U

 1, 25 A; I 2  I3  AB  0,75 A .
R 1 12
R 23

Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết R 1  R 2  4  , R 3  6  , R 4  3  , R 5  10  ,
U AB  24 V . Tính cường độ dịng điện qua điện trở R 2 .
I1 

Lời giải
Ta có R 23  R 2  R 3  4  6  10 



R 235 

R td  R 1  R 235  R 4  4  5  3  12 
Cường độ dòng điện trong mạch chính là Ic 

R 23R 5
10.10

 5;
R 23  R 5 10  10

U AB 24

 2 A  I 235
Rc
12

 U 235  I 235 R 235  2.5  10 V  U 23
U
10
 I 23  23 

 1 A  I2
R 23 10
Vậy cường độ dòng điện qua điện trở R 2 là 1 A.


Ví dụ 5: Cho đoạn mạch như hình vẽ: R 1  R 3  3  ,
R 2  2  , R 4  1  , R 5  4  , cường độ qua mạch
chính I  3 A . Tìm:
a) U AB
b) Hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.
c) U AD , U ED .
d) Nối D, E bằng tụ điện C  2F . Tìm điện tích của tụ.
Lời giải
a) R 13  R 1  R 3  3  3  6  ; R 24  R 2  R 4  2  1  3 

R 13R 24
6.3

 2
R 13  R 24 6  3
 R 5  R CB  4  2  6  .

 R CB 

 R AB

Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB: U AB  IR AB  3.6  18 V
b) Ta có: U 5  IR 5  3.4  12 V ; U CB  IR CB  3.2  6 V

U CB 6

 1A
R 13 6
 U1  I1R 1  1.3  3 V ; U 3  I3R 3  1.3  3 V .
U
6
Cường độ dòng điện qua R 2 , R 4 : I 2  I 4  CB   2 A
R 24 3
 U 2  I 2 R 2  2.2  4 V ; U 4  I 4 R 4  2.1  2V .
c) U AD  U AC  U CD  U 5  U1  12  3  15 V
U ED  U EB  U BD  U 4  U 3  2  3  1 V .
Cường độ dòng điện qua R 1 , R 3 : I1  I3 

d) Ta có: Q  CU  2.106.1  2.106 C .
Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ: R 1  10 
, R2  6  , R3  2  , R4  3  , R5  4  .
Cường độ địng điện qua R 3 là 0,5 A.
Tìm cường độ qua từng điện trở và U AB .
Lời giải
Ta có: R 35  R 3  R 5  2  4  6 

 U 35  U 4  I3R 35  0,5.6  3 V  I3  I5  0,5 A; I 4 

 I1  I3  I 4  0,5  1  1,5 A  U1  I1R 1  1,5.10  15 V
Hiệu điện thế hai đầu AB: U AB  U1  U 35  15  3  18 V

U4 3
 1A
R4 3

Cường độ dòng điện qua R 2 : I 2 

U AB 18

 3A.
R2
6

Ví dụ 7: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết
R 1  15  , R 2  30  , R 3  45  , R 4  10  ,
R A  0 , U AB  75 V .
a) Tính điện trở tồn mạch.
b) Số chỉ của ampe kế bằng bao nhiêu?
Lời giải
a) Vì ampe kế có điện trở khơng đáng kể nên ta chập M với N, vẽ lại mạch điện như hình bên. Sơ
đồ mạch: (R 1 / / R 3 ) nt (R 2 / / R 4 )

R 13 

R 1R 3
15.45

 11, 25  ;
R 1  R 3 15  45

R 24 

R 2R 4
30.10


 7,5 
R 2  R 4 30  10

R AB  R 13  R 24  11, 25  7,5  18,75 
U AB
75

 4 A  I13  I 24
R AB 18,75
U
45
 U13  I13R 13  4.11, 25  45 V  U1  I1  1 
 3A
R 1 15
U
30
 U 24  I 24 R 24  4.7,5  30 V  U 2  I 2  21 
1A
R 2 30
Do I1  I 2  I1  I A  I 2  I A  I1  I 2  3  1  2 A .
Ví dụ 8: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết R 1  15  , R 2  R 3  R 4  10  . Điện trở của
b) Cường độ dịng điện trong mạch chính: Ic 

ampe kế và dây nối không đáng kể. Biết ampe kế chỉ 3 A.
a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
b) Tính U AB .
Lời giải
a)Ampe kế có điện trở khơng đáng kể, M và B có cùng điện thế nên chập M với B ta được mạch
điện như hình bên.
Sơ đồ mạch: R 1 / /  R 2 nt  R 3 / / R 4  

R 3R 4
10.10

 5;
R 3  R 4 10  10
 R 2  R 34  10  5  15 

Ta có: R 34 

R 234


R 1R 234
10.15

 6
R 1  R 234 10  15
b) Giả sử dịng điện đi qua R 3 có chiều từ M đến N  I1  I3  I A  3 A
(1)
Gọi hiệu điện thế hai đầu mạch là U AB  U1  U 234  U AB
U
U
 I1  1  AB A (2)
R1
15
U
U
U
U

Lại có: I34  I 2  I 234  AB  AB A  U 34  I34 R 34  AB .5  AB V  U 3
R 234
15
15
3
U
U
U
 I3  3  AB  AB A (3)
R 3 3.10 30
U
U
Từ (1), (2), (3)  AB  AB  3  U AB  30 V .
15
30
R AB 

Ví dụ 9: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết
U AB  30 V , R 1  R 2  R 3  R 4  R 5  10  . Điện
trở của ampe kế khơng đáng kể.
a) Tính điện trở tồn mạch.
b) Tìm chỉ số của ampe kế.
Lời giải
a) Ampe kế có điện trở khơng đáng kể  chập B  D . Ta vẽ lại mạch điện như hình bên. Sơ
đồ mạch: R 2 / /  R 1 nt  R 3 / / R 4  

R 3R 4
10.10

 5;

R 3  R 4 10  10
 R 1  R 34  10  5  15 
R .R
10.15
 2 134 
 6
R 2  R 134 10  15

R 34 

R 134
R AB

b) Giả sử dịng điện đi qua ampe kế có chiều từ D đến B  I 2  I 4  I A
Ta có: U 2  U134  U AB  30 V

U 2 30

 3 A (2)
R 2 10
U
30
 134 
 2 A  I1  I34
R 134 15

I2 
I134

 U 34  I34 R 34  2.5  10 V  U 3  U 4  I 4 

Từ (1), (2), (3)  I A  3  1  4 A .

U 4 10

1A
R 4 10

(3)

(1)


Ví dụ 10: Cho mạch điện một chiều như hình vẽ,
trong đó: R 1  1  , R 2  4  , R 3  1  , R 4  2 
, R V   , U AB  12 V . Tính U MN .
Lời giải
Do R V    sơ đồ mạch  R 1 nt R 2  / /  R 3 nt R 4 

R 12  R 1  R 2  1  4  5  ; R 34  R 3  R 4  1  2  3 
Ta có: U12  U 34  U AB  12 V
U
12
 I12  12 
 2, 4 A  1  U1  I1R 1  2, 4.1  2, 4 V  U AM
R 12 5
U
12
 I34  34 
 4 A   3  U 3  I3R 3  4.1  4 V  U AN
R 34 3

 U MN  U MA  U AN   U AM  U AN  2, 4  4  1,6 V .
Ví dụ 11: Cho mạch điện khơng đổi như hình vẽ, trong đó:
R 1  2  , R 2  3  , R 3  1  , R 4  1  , U AB  9 V .
Vơn kế có điện trở vơ cùng lớn. Số chỉ của vơn kế bằng
bao nhiêu?
Lời giải
Vơn kế có điện trở vô cùng lớn  mạch điện tương đương với mạch:

 R

1

nt R 3  / /R 2  nt R 4

R 13R 2
3.3

 1,5 
R 13  R 2 3  3
 R AB  R 132  R 4  1,5  1  2,5 
U
9
 I AB  AB 
 3,6 A  I 4  I132
R AB 2,5
 U 4  I 4 R 4  3,6.1  3,6 V  U NB
U132  U AB  U 4  9  3,6  5, 4 V  U13  U 2
U
5, 4
 I2  2 

 1,8 A
R2
3
U
5, 4
 I13  13 
 1,8 A  I3
R 13
3

R 13  R 1  R 3  2  1  3  ; R 132 


I 2  I3  I 4  Dòng điện đi qua R 3 có chiều từ M tới N.
 U 3  I3R 3  1,8.1  1,8 V  U MN
U V  U MB  U MN  U NB  1,8  3,6  5, 4 V .
Ví dụ 12: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết
R 1  R 3  2  , R 2  R 5  4  , R 4  4  . Tính
điện trở tương đương của mạch.

Lời giải

R1 R 3

 0,5  mạch cầu cân bằng nên dòng điện qua R 5 bằng 0 nên bỏ đoạn R 5 đi
R2 R4
ta có mạch  R 1 nt R 2  / /  R 3 nt R 4  .
Ta có: R 12  R 1  R 2  2  4  6  , R 34  R 3  R 4  2  4  6 
R 12 R 34
6.6

Vậy điện trở tương đương của mạch R 

 3.
R 12  R 34 6  6
Ta có:


DẠNG 3: ĐIỆN NĂNG. CÔNG SUẤT ĐIỆN. ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ.
- Điện năng, công suất tiêu thụ: A  UIt ;

P

A
 UI
t

Trong đó:
A là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch (J)
U là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch (V)
I là cường độ dòng điện qua đoạn mạch (A)
t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch (s).
P là công suất tiêu thụ của đoạn mạch (W).

U2
- Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R: P  UI  I R 
R
2

- Định luật Jun-Lenxo: Nhiệt lượng Q (J) tỏa ra trên một vật dẫn khi có dịng điện chạy qua tỉ lệ
thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dịng điện và với thời gian dịng điện

chạy qua vật dẫn đó:

Q  I 2 Rt
- Công. Công suất cửa nguồn điện: A ng  It ;

P

A ng
t

 I

- Chú ý:
+) Đơn vị của A và Q có thể là J, kWh hoặc cal (calo) với:
1 kWh (số chỉ công-tơ điện)  3.600.000 J  3600 kJ
1 J  0, 24 cal ; 1cal  4,18 J
+) Các dụng cụ chỉ tỏa nhiệt thường gặp là bóng đèn, bàn là, bếp điện,... Các dụng cụ này hoạt
động bình thường khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu dụng cụ bằng hiệu điện thế định mức (ghi
trên dụng cụ), lúc đó dịng điện qua dụng cụ bằng dịng điện định mức và cơng suất tiêu thụ của
dụng cụ bằng công suất định mức (ghi trên dụng cụ).
Ví dụ 1: Một ấm nước dùng với hiệu điện thế 220 V thì đun sơi được 1,5 lít nước từ nhiệt độ
20 C trong thời gian 10 phút. Biết nhiệt dụng riêng của nước là 4200 J/(kg.K), khối lượng
riêng của nước d  1000 kg / m3 và hiệu suất của ấm là 90%.
a) Tính điện trở của ấm điện.
b) Tính cơng suất điện của ấm này.
c) Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng ấm này trong thời gian 30 ngày, mỗi ngày 20 phút,
cho rằng giá điện là 2000 đồng/(KW.h).
Lời giải
a) Nhiệt lượng mà ấm tỏa ra trong thời gian t  10 phút: Q1  I 2 Rt 
Nhiệt lượng mà nước thu vào: Q 2  mc  t 2  t1   DVc  t 2  t1 

U2
t
R

U2
t
Vì hiệu suất của ấm là H  90% nên ta có: Q 2  H.Q1  DVc  t 2  t1   H.
R


U2t
2202.10.60
 0,9.
 52  .
Vậy: R  H.
DVc  t 2  t1 
1000.1,5.103.4200.80
b)
c)

U 2 2202

 933,33 W  0,933 kW .
Công suất của ấm: P  I R 
R
52
1
Thời gian sử dụng ấm trong 30 ngày là: t  .30  10h
3

2

Điện năng mà ấm tiêu thụ trong thời gian 30 ngày dùng là:

A  P.t  0,933.10  9,33 kWh

Mỗi kWh thì phải trả số tiền là 2000 đồng nên số tiền phải trả cho 9,33 kWh là 18660 đồng.
Ví dụ 2: Người ta đun sơi một ấm nước bằng một bếp điện. Âm tỏa nhiệt ra không khí trong đó
nhiệt lượng hao phí tỉ lệ với thời gian đun. Khi hiệu điện thế U1  200 V thì sau 5 phút nước
sơi, khi hiệu điện thế U 2  100 V thì sau 25 phút nước sơi. Hỏi nếu khi hiệu điện thế
U 3  150 V thì sau bao lâu nước sơi?
Lời giải

U2
Cơng suất tồn phần: P 
R
+) Gọi P là cơng suất hao phí (vì toả nhiệt ra khơng khí). Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước
sôi với từng hiệu điện thế:

 U 32

 U12

 U 22

Q1  
 P  t1 ; Q 2  
 P  t 2 ; Q3  
 P  t 3
 R


 R

 R

+) Nhiệt lượng Q1 , Q 2 , Q3 đều dùng để làm sôi nước do đó: Q1  Q 2  Q3
 U2

 U2

 U2

  1  P  t1   2  P  t 2   3  P  t 3
 R

 R

 R

 2002  P.R  .5  1002  P.R  .25 (1)
Suy ra: 
2
2
100  P.R  .25  150  P.R  .t 3 (2)
Từ (1) ta có:  2002  P.R  .5  1002  P.R  .25  P.R  2500

100  P.R  .25  9,375 phút.

150  P.R 
2

Thay P.R  2500 vào (2) ta có: t 3

2

Ví dụ 3: Để đun sơi một ấm nước người ta dùng hai dây dẫn R 1 , R 2 . Nếu chỉ dùng R 1 thì sau
10 phút nước sơi, chỉ dùng R 2 thì sau 15 phút nước sôi. Biết rằng hiệu điện thế của nguồn điện
không đổi, bỏ qua sự tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường. Hỏi thời gian đun sẽ là bao nhiêu nếu:
a) Dùng hai dây trên ghép song song.
b) Dùng hai dây trên ghép nối tiếp.
Lời giải


Nếu ấm nước có hai sợi dây nung R 1 và R 2 dùng cùng một nguồn (giá trị hiệu điện thế không
thay đổi) để đun một lượng nước nhất định thì Q và U đều khơng đồi.

U2
U2
Ta có: Q  I Rt 
tR
t
R
Q
Áp dụng cho các trường hợp dùng R 1 hoặc dùng R 2 ta có:
2



U2
U2

U2
U2
 t nt  t1  t 2
 R  R 1  R 1  Q t1
R nt  R 1  R 2  Q t nt  Q t1  Q t 2




1 1 1

2
R  R  R  U t
R  1  1  Q  Q  Q
t  t  t
ss
1
2
2
2
2
 ss
2
2
2


R1 R 2
U t ss U t1 U t 2
Q

1 1 1
tt
10.15
a) Khi dùng 2 dây ghép song song thì:
   t ss  1 2 
 6 phút
t ss t1 t 2
t1  t 2 10  15
b) Khi dùng 2 dây ghép nối tiếp thì: t nt  t1  t 2  10  15  25 phút.
Ví dụ 4: Một bếp điện gồm hai điện trở R 1 và R 2 có thể mắc nối tiếp hoặc song song vào cùng
hiệu điện thế không đổi. Lúc đầu hai điện trở này mắc nối tiếp sau đó chuyển qua mắc song
song. Công suất của bếp đã tăng lên hay giảm đi. Tăng lên hay giảm đi mấy lần. Tính R 1 theo
R 2 để công suất bếp điện tăng lên (hay giảm đi) ít nhất.
Lời giải

U2
Lúc đầu hai điện trở mắc nối tiếp nên: Pnt  I  R 1  R 2  
R1  R 2
2

 R 1R 2  U 2  R 1  R 2 
Lúc sau hai điện trở mắc song song nên: Pss  I 2 

R 1R 2
 R1  R 2 
2
Pss  R 1  R 2   R 1  R 2 


Ta có:

 R R 
Pnt
R 1R 2
1 2 


2

Theo bất đăng thức cô-si: R 1  R 2  2 R 1R 2 

Pss
2
  2  4
Pnt

Dấu “= ” xảy ra khi R 1  R 2
Vậy khi chuyển từ mắc nối tiếp sang mắc song song thì cơng suất tăng lên 4 lần.
Ví dụ 5: Một động cơ điện mắc vào nguồn điện hiệu điện thế U khơng đổi. Cuộn dây của động
cơ có điện trở R. Khi động cơ hoạt động, cường độ dòng điện chạy qua động cơ là I.
a) Lập biểu thức tính cơng suất hữu ích của động cơ và suất phản điện xuất hiện trong động cơ.
b) Tính I để cơng suất hữu ích đạt cực đại. Khi này, hiệu suất của động cơ là bao nhiêu?
Lời giải
a) Công suất có ích của động cơ: P  UI  RI 2
Suất phản điện của động cơ: U  E  RI  E  U  RI


b) Cơng suất có ích: P  RI  R
2

U2

R  r

2

U2R U2

Theo bất đẳng thức Cô-si:  R  r   4Rr  P 
4Rr 4r
U2
U
U
I

Khi R  r thì cơng suất mạch ngồi cực đại: Pmax 
4r
R  r 2R
R
R
Hiệu suất của động cơ: H 

 0,5  50% .
R  r 2R
2

VÁN ĐÈ 2: ĐỊNH LUẬT ÔM CHO TOÀN MẠCH. CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH.
DẠNG 1: ĐỊNH LUẬT ƠM CHO TỒN MẠCH.
1. Định luật Ơm tồn mạch: Cường độ dịng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện
động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở tồn phần của mạch đó:

I


RN  r

Trong đó:  (V) là suất điện động của nguồn
I (A) là cường độ dịng điện chạy trong mạch chính
r (  ) là điện trở trong của nguồn
R N (  ) là tổng trở của mạch ngoài.
- Độ giảm thế: Tích của cường độ dịng điện chạy qua một đoạn mạch và điện trở của nó được
gọi là độ giảm thế trên đoạn mạch đó. Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ
giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong:

  I.R N  I.r  U  I.R

 U AB  U  IR N    I.r là độ giảm thế mạch ngoài (hay hiệu điện thế mạch ngoài).
- Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng khi điện trở ngoài R N  0 hay nối hai cực của một

nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ thì cường độ dịng điện lớn nhất: I 
r
Pich
I.R N
RN
U
 

- Hiệu suất của nguồn điện: H 
Pnguon  I.R N  I.r R N  r

Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ, với ampe-kế có điện trở khơng
đáng kể, cịn vơn-kế có điện trở vơ cùng lớn. Biết nguồn điện có
  9 V ; r  0,5 A và điện trở R  4  . Số chỉ của vôn kế và ampe
kế lần lượt bằng bao nhiêu?
Lời giải
Ampe kế chỉ cường độ dịng điện chạy trong mạch chính: I 


9

2A
R  r 4  0,5

Vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu điện trở chính là hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài:
U    I.r  9  2.0,5  8 V .
Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình. Biết nguồn điện có suất điện động   12 V và có điện trở
trong r  1  , các điện trở R 1  10  , R 2  5  và R 3  8  .
a) Tính tổng trở R N của mạch ngồi.
b) Tính cường độ dịng điện I chạy qua nguồn điện và hiệu điện
thế mạch ngồi U.
c) Tính hiệu điện thế U1 giữa hai đầu điện trở R 1 .
d) Tính hiệu suất H của nguồn điện.
e) Tính nhiệt lượng tỏa ra ở mạch ngoài trong thời gian 10 phút.
Lời giải
a) Tổng trở mạch ngoài: R N  R 1  R 2  R 3  23 


12

 0,5 A

R N  r 23  1
Hiệu điện thế mạch ngoài U: U  I.R N  0,5.23  11,5 V
c) Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R 1 : U1  I.R 1  0,5.10  5 V
U
11,5
d) Hiệu suất của nguồn điện: H  .100% 
.100%  95,83%

12
b) Cường độ dòng điện chạy qua nguồn: I 

e) Nhiệt lượng tỏa ra trong 10 phút ở mạch ngoài:

Q  I 2 R N t  0,52.23.(10.60)  3450 J  3, 45 kJ .
Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình:   12 V , r  1  , R 1  R 2  4  ,
R3  3  , R4  5  .
a) Tìm điện trở tương đương mạch ngồi.
b) Tìm cường độ dịng điện mạch chính và U AB .
Tìm cường độ dòng điện trong mỗi nhánh và U CD .
Lời giải


R 12  R 1  R 2  8 
R 34  R 3  R 4  8 

a) Ta có: 

R 12 R 34
 4
R 12  R 34


b) Cường độ dịng điện trong mạch chính: I 
 2, 4 A
RN  r
Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B: U AB  I.R N  9,6 V
Điện trở tương đương của mạch ngoài: R ng 

c) Do R 12 và R 34 bằng nhau, mà chúng mắc song song nên: I12  I34 

U AB
 1, 2 A .
R 12

Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất
điện động   9 V và điện trở trong r  1  . Các điện trở
mạch ngoài R 1  R 2  R 3  3  , R 4  6 
a) Tính cường độ dịng điện chạy qua các điện trở và hiệu
điện thế hai đầu mỗi điện trở.
b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C và D.
c) Tính hiệu điện thế hai đầu nguồn điện và hiệu suất của
nguồn điện.
Lời giải

R 1.R 23
 2   R N  R AB  R 4  8 
R 1  R 23

Cường độ dịng điện trong mạch chính: I 
 1 A  I4  1 A
RN  r

Hiệu điện thế giữa hai đầu R 4 : U 4  I 4 R 4  6 V
Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B: U AB  I.R AB  2 V  U1  U 23  2 V
U
2
Dòng điện qua R 1 : I1  1  A
R1 3
2 1
Dòng điện qua R 2 và R 3 là: I 23  I 2  I3  I  I1  1   A
3 3
U 2  I2 R 2  1 V
Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở R 2 và R 3 là: 
 U 3  I3 R 3  1 V
b) Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D: U CD  U 3  U 4  1  6  7 V
c) Hiệu điện thế hai đầu nguồn: U    Ir  9  1  8 V
U 8
Hiệu suất của nguồn: H 
  88,89% .
 9
a) R 23  R 2  R 3  6   R AB 


Ví dụ 5: Hai điện trở R 1  2  , R 2  6  mắc vào nguồn  , r  . Khi R 1 , R 2 nối tiếp, cường
độ trong mạch I N  0,5 A . Khi R 1 , R 2 song song, cường độ mạch chính IS  1,8 A . Tìm , r
Lời giải
Khi  R 1 nt R 2   R N  R 1  R 2  2  6  8 



(1)
 0,5 

RN  r
8r
R1 R 2
2.6
Khi  R 1 / / R 2   R N 

 1,5 
R1  R 2 2  6


(2)
 IS 
 1,8 
RN  r
1,5  r
4  0,5r  
Từ (1) và (2), suy ra: 
 r  1 ;   4,5 V
2,7  1,8r  
Ví dụ 6: Acquy có r  0,08  . Khi dịng điện qua acquy là 4 A, nó cung cấp cho mạch ngồi
 IN 

một cơng suất bằng 8 W. Hỏi khi dòng điện qua acquy là 6 A, nó cung cấp cho mạch ngồi
cơng suất bao nhiêu?
Lời giải
Hiệu điện thế mạch ngoài: U    rI .

Cơng suất cung cấp cho mạch ngồi: P  UI     rI  I .

Với I  4 A  P     0,08.4  .4  8    2,32 V .

Với I  6 A  P   2,32  0,08.6  .6  11,04 W .

Vậy khi dòng điện qua acquy là 6A, nó cung cấp cho mạch ngồi cơng suất là P  11,04 W .
Ví dụ 7: Cho mạch điện như hình vẽ:   4,8 V , r  1  ,
R 1  R 2  R 3  3  , R 4  1  , R V rất lớn.
a) Tìm số chỉ của vơn kế.
b) Thay vơn kế bằng ampe kế có RA = 0.
Tìm số chỉ của ampe kế.
Lời giải
a) Vì R V rất lớn nên bỏ đoạn CB đi mạch được vẽ lại như hình bên.

R1  R 2  R 3 
3.(3  3)
 1
 3
R1  R 2  R 3
333

4,8
Cường độ dịng điện qua mạch chính: I 

 1, 2 A
RN  r 3 1
Tổng trở của mạch: R N  R 4 


 U 4  I 4 R 4  1, 2.1  1, 2 V
U
IR
U 3  I3R 3  AD .R 3  AD .R 3

R 23
R 23
Với R 23  R 2  R 3  3  3  6 
R 1R 23
3.6
1, 2.2
 R AD

 2   U3 
.3  1, 2 V
R 1  R 23 3  6
6
Vậy số chỉ của vôn kế là U CB  U CD  U DB  U 3  U 4  1, 2  1, 2  2, 4 V
b) Khi thay vôn kế bằng ampe kế có R A  0 nên chập C với B, mạch được vẽ lại như hình bên.
Xét tại nút C, số chỉ của ampe kế bằng: I A  I 2  I3
R 3R 4
3.1
Ta có: R 134  R 1 
 3
 3,75 
R3  R4
3 1
R 134 .R 2
3,75.3 5
Điện trở mạch ngoài: R N 

 
R 134  R 2 3,75  3 3
Cường độ dịng điện qua mạch chính:

1,8.

5
3 1A


4,8
I.R N
U

 1,8 A Và I 2  AB 

RN  r 5 1
R2
R2
3
3
I1  I  I 2  1,8  1  0,8 A
I1.R 3 .R 4
U
I .R
IR
0,8.1
I3  DB  1 DB 
 1 4 
 0, 2 A
R3
R3
R3 R3  R4  R3  R4 3 1
Số chỉ của ampe kế: I A  I 2  I3  1  0, 2  1, 2 A

I

DẠNG 2: ĐỊNH LUẬT ÔM CHO MẠCH CHỨA NGUỒN VÀ MÁY THU (Tham khảo)

- Định luật Ohm chứa nguồn (máy phát):
Ta có: U AB  U AM  U MB   p  I.rp  I.R  I 

U AB   p
rp  R

Đối với nguồn điện (máy phát): dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương.
U AB : tính theo chiều dịng điện đi từ A đến B qua mạch  U AB   U BA 


- Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện:

Ta có: U AB  U AM  U MB   t  I.rt  I.R  I 

U AB   t
rt  R

Đối với máy thu E t : dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm.
U AB : tính theo chiều dịng điện đi từ A đến B qua mạch.
- Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa cả nguồn và máy thu:

Ta có: U AB  U AM  U MN  U MB   p  I.rp   t  I.rt  I.R  I 

U AB   p   t
R  rp  rt

Phương pháp giải:
- B1 : Dịng I có chiều AB, nếu chưa có chiều I thì ta giả sử dịng I theo chiều A  B . Tại một
điểm nút ta ln có:

I

đế
n

 I đi (nút là nơi giao nhau của ít nhất 3 nhánh).

- B2 : Dùng cơng thức định luật Ơm cho các đoạn mạch (công thức I) đề viết I qua các đoạn
mạch
Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B: U AB      I  R  r 

+) Lấy dấu “+” trước I khi dòng I có chiều AB
+) Lấy dấu “-” trước I khi dòng I ngược chiều AB
+) Khi đi từ A đến B gặp nguồn nào lấy nguồn đó, gặp cực nào trước lấy dấu cực đó.
Khi mạch kín thì U AB  0 , định luật Ohm cho đoạn mạch chứa cả nguồn và máy thu:

I

p  t
R  rp  rt

- B3 : Thế các I ở bước 2 vào bước 1  U AB
- B4 : Thế U AB vào các phương trình ở bước 2  I
- B5 : Nhận xét chiều của các I:
+) Nếu I  0 thì chiều dịng điện đã giả sử đúng
+) Nếu I  0 thì chiều dịng điện đã giả sử sai, chiều đúng là chiều ngược chiều đã giả sử.

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch điện gồm một nguồn điện   12 V , r  0,5  nối tiếp với một điện
trở R  5,5  . Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB là 6V. Cường độ dòng điện chạy qua
mạch là I bằng bao nhiêu?

Lời giải
Giả sử chiều dòng điện đi từ A đến B.

U AB   6  12

1A .
rR
0,5  5,5
Vậy dịng điện có chiều từ A đến B và I AB  1 A .
Ta có: U AB    I  r  R   I 

Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó: 1  8 V , r1  1, 2  ,  2  4 V , r2  0, 4  ,
R  28, 4  , hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch đo được là U AB  6 V
a) Tính cường độ dịng điện chạy qua đoạn mạch và cho biết chiều của nó.
b) Cho biết mạch điện này chứa nguồn điện nào và chứa máy thu nào? Vì sao?
c) Tính hiệu điện thế U AC và U CB .

Lời giải
a) Giả sử dòng điện trong đoạn mạch có chiều từ A đến B. Khi đó 1 là máy phát,  2 là máy thu.
Áp dụng định luật ơm cho đoạn mạch AB, ta có:

U AB  1  Ir1   2  Ir2  IR  I 

U AB  1   2 1

 A
R  r1  r2
3

Vì I  0 nên dịng điện có chiều từ A đến B.
b) 1 là máy phát vì dịng điện đi ra từ cực dương. Cịn  2 là máy thu vì dịng điện đi vào từ cực
dương.
c) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và C: U AC  1  I.r1  7,6 V
Hiệu điện thế giữa hai điểm C và B: U CB   2  I.  r1  R   13,6 V .
Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ: 1  8 V ,  2  7 V ,
r1  1  , R  1  , r2  1  .
a) Tìm U AB .
b) Cường độ dòng điện qua các nhánh.
Lời giải
Giả sử chiều dịng điện như hình vẽ.


Tại nút A: I1  I 2  I3

(*)

U BA  1
  U AB  8 (1)
r1
U  2
(2)
I 2  AB
 U AB  7
r2
U

(3)
I3  AB  U AB
R
Thế I1 , I 2 , I3 vào (*), suy ra:  U AB  8  U AB  7  U AB  U AB  5 V
b) Thay U AB vào các phương trình trên ta được:
I1   U AB  8  5  8  3 A ; I 2  U AB  7  5  7  2 A ; I3  U AB  5 A
Do I1 , I3  0  Chiều dòng điện I1 , I3 là đã giả sử đúng
I 2  0  Chiều dòng điện đã giả sử là sai. chiều I 2 đúng phải ngược chiều đã giả sử.
I1 

Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ: 1  6 V ,
 2  4,5 V , r1  2  , R  2  , R A  0 . Ampe kế chỉ
2A. Tính r2 .
Lời giải
Giả sử dịng điện có chiều như hình vẽ, ta có:

U AB  IR  2.2  4 V
U  1  U AB  1 6  4
Xét nhánh trên: I1  BA


1A
r1
r1
2

(1)

Xét nhánh dưới:

 2  U AB 4,5  4 0,5


I2
I2
I2
Tại nút A: I  I1  I 2  I 2  I  I1  2  1  1 A
Thay vào (2) ta được: r2  0,5  .
 U AB   2  I 2 .r2  r2 

Ví dụ 5: Cho mạch điện như hình vẽ: 1  12 V , r1  1  ,
 2  6 V , r2  2  , E 3  9 V , r3  3  , R 1  4  , R 2  2  ,
R 3  3  . Tính U AB và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
Lời giải
Giả sử chiều dịng điện trong mạch như hình
Áp dụng định luật ơm cho mạch kín, ta có:

(2)


 2  3  1
 0, 2 A
R 1  R 2  R 3  r1  r2  r3
Vì I  0 nên điều giả sử là đúng
I

Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B:

U AB  1  I  R 1  R 3  r1   13,6 V .

Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó 1  3 V ,
r1  0,5  ,  2  6 V , r2  1  , 3  9 V , r3  2 ,
R 1  2,5  , R 2  3  , R 3  4  . Tìm U MN .

Lời giải
Chọn chiều dịng điện như hình.


 2  1  I 2  R 2  r2   I1  R 1  r1  9  4I 2  3I3

3  6I3  4I 2
 2  3  I3  R 3  r3   I 2  R 2  r2 

Xét vịng mạch có: 

Tại nút A: I1  I 2  I3  0

(2)

17
5
19
A ; I2 
A ; I3 
A
9
6
18
17
85

19
38
Ta có: U MA 
.2,5 
V ; U AN 
.4 
V
9
18
18
9
85 38
 U MN  U MA  U AN 

 8,9 V .
18
9
Từ (1) và (2)  I1 

DẠNG 3: CƠNG SUẤT. CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI.
- Tìm R để công suất là hằng số: P  I 2 R
- Tìm R đề cơng suất cực đại:
Viết biểu thức P phụ thuộc vào R, biến đổi sao cho:

P

haèng số
chứa R

Sử dụng bất đẳng thức Cơsi để đánh giá:  a  b   2 ab

  a  b min  2 ab khi a  b .

(1)


Ví dụ 1: Điện trở R  8  mắc vào 2 cực một acquy có điện trở trong r  1  . Sau đó người
ta mắc thêm điện trở R nối tiếp với điện trở cũ. Hỏi công suất mạch ngoài tăng hay giảm bao
nhiêu lần?
Lời giải
Cường độ dịng điện ban đầu trong mạch: I1 
Cơng suất mạch ngoài: P1  I12 R 

R 2

R  r

2

Cường độ dịng điện sau khi mắc thêm R: I 2 
Cơng suất mạch ngoài: P2   2R  I 22  2R



P2
P1


Rr


2R  r
2

 2R  r 
2
2
2
2R  r
2  8  1
2R 2  R  r 

.


2
2
2
 2R  r  R2
 2R  r   2.8  1
2

 0,56 : cơng suất mạch ngồi giảm.

Ví dụ 2: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ   12 V , r  2  .
a) Cho R  10  . Tính cơng suất tỏa nhiệt trên R, công suất của nguồn;
hiệu suất của nguồn.
b) Tìm R để cơng suất trên R là lớn nhất? Tính cơng suất đó ?
c) Tính R để cơng suất tỏa nhiệt trên R là 16 W.
Lời giải

a) Ta có: I 


1A
Rr
2

  
Công suất tỏa nhiệt trên R: PR  I R  
 R  10 W
Rr
Công suất của nguồn: Pnguon  .I  12 W
2

Hiệu suất của nguồn: H 

U
R

 83,33% .
 Rr
2

b) Ta có: I 


Rr



Theo cơ-si ta có: 





2



  
 P  I2 R  
R




Rr
 R  r 
R 

r 
r 

R

2
r

R




 2 r
R
R  min
