A. Phương pháp & Ví dụ
– Ampe kế mắc nối tiếp với điện trở R, để đo dòng điện chạy qua nó, số chỉ của ampe kế là cường độ dòng điện chạy qua R.
– Vôn kế mắc song song với điện trở R, để đo hiệu điện thế hai đầu điện trở R, số chỉ của vô kế là hiệu điện thế hai đầu R.
Lưu ý:
+ Nếu điện trở của vôn kế không phải rất lớn (bằng vô cùng) thì dòng điện vẫn chạy qua vôn kế V nên không thể bỏ đoạn mạch chứa vôn kế được.
+ Nếu ampe kế có điện trở đáng kể thì xem ampe kế như một điện trở.
Ví dụ 1: Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. Trong đó các điện trở R1 = 2Ω, R2 = 3Ω, R3 = 6Ω, các ampe kế có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch UAB = 6V. Tìm số chỉ của các ampe kế.
Hướng dẫn:
Gọi C là giao điểm của (R2, R3), D là giao điểm của (R1, R2)
Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên:
+ A và C có cùng điện thế → chập C và A lại.
+ B và D có cùng điện thế → chập D và B lại.
Mạch điện được vẽ lại như sau:
Ta có: (R1 // R2 // R3)
Số chỉ ampe kế 1: I = I1 + IA1 ⇒ IA1 = I – I1 = 3A
Số chỉ ampe kế 2: I3 + IA2 = I ⇒ IA2 = I – I3 = 5A
Ví dụ 2: Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. Trong đó các điện trở R1 = 40Ω, R2 = 40Ω, R3 = 30Ω, R4 = 40Ω, ampe kế có điện trở không đáng kể, cường độ dòng điện chạy trong mạch chính I = 1,2 A. Tìm số chỉ của các ampe kế và cường độ dòng điện qua mỗi trở.
Hướng dẫn:
Gọi C là giao điểm của (R2, R3); D là giao điểm của (R1, R2)
Vì các ampe kế có điện trở không đáng kể nên:
+ A và C có cùng điện thế → chập C và A lại.
+ B và D có cùng điện thế → chập D và B lại.
Mạch điện được vẽ lại như sau:
Ta có: [(R1 // R2)] // R3
⇒ U = I.RAB = 1,2.20 = 24V
Mà I = I124 + I3 ⇒ I124 = I – I3 = 1,2 – 0,8 = 0,4A = I4 = I12
u12 = I12.R12 = 0,4.20 = 8V
Để tìm số chỉ ampe kế ta dựa vào mạch ban đầu: I = I1 + IA ⇒ IA = I – I1 = 1,2 – 0,2 = 1A
Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = 12Ω, R2 = 6Ω, R3 = R4 = 4Ω, UAB = 18V. Biết điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. Tìm số chỉ của các ampe kế.
Hướng dẫn:
Gọi C là giao điểm của (R2, R3), D là giao điểm của (R1, R2), E là giao điểm của (R1, R4, A1). Vì E và C có cùng điện thế → chập C và E lại, B và D có cùng điện thế → chập D và B lại.
Mạch điện được vẽ lại như sau:
Ta có: [R4 nt (R1 // R2 // R3)]
⇒ R123 = 2Ω ⇒ RAB = R4 + R123 = 6Ω
⇒ U4 = I4.R4 = 3.4 = 12V ⇒ U123 = U – U4 = 6V
Số chỉ ampe kế 1: I4 = I1 + IA1 ⇒ IA1 = I4 – I4 = 2,5A
Số chỉ ampe kế 2: I3 + IA2 = I ⇒ IA2 = I – I3 = 1,5A
Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = R2 = 8Ω, R3 = 12Ω, R4 = 24Ω, R5 = 1,2Ω, RA = 0, UAB = 24V. Tính:
a. Điện trở tương đương của đoạn mạch.
b. Cường độ dòng điện qua các điện trở.
c. Số chỉ ampe kế.
Hướng dẫn:
Gọi C là giao điểm của (R1, R2), D là giao điểm của (R3, R4)
Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên C và D có cùng điện thế → chập C và D lại.
Mạch điện được vẽ lại như sau:
a. Ta có: [(R1 // R3) nt (R2 // R4)] nt R5
→ R = R13 + R24 + R5 = 4,8 + 6 + 1,2 = 12Ω
b.
⇒ I13 = I24 = I5 = I = 2A
Cường độ dòng điện qua R1 và R3:
Cường độ dòng điện qua R2 và R4:
c. Giả sử chiều dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D (như hình vẽ). Khi đó tại nút C ta có: I1 = IA + I2 ⇒ IA = I1 – I2 = 1,2 – 1,5 = -0,3A . Dấu ” – ” chứng chỏ rằng: dòng điện phải chạy từ D đến C và số chỉ của ampe kế là 0,3A.
Ví dụ 5:Cho mạch điện như hình vẽ: trong đó R1 = 8Ω, R2 = 12Ω, R3 = 3Ω, R5 = 4Ω. R4 là biến trở. Biết UAB = 34V và RV rất lớn.
1. Với R4 = 3Ω. Tính:
a. RAB.
b. Cường độ dòng điện ở mạch chính.
c. Số chỉ vôn kế. Cực dương Vôn kế phải nối với điểm nào?
2. Điều chỉnh R4 để (V) chỉ 0V. Tính R4.
Hướng dẫn:
Vì vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện không chạy qua vôn kế. Mạch điện được vẽ lại như sau:
1. Với R4 = 3Ω.
a) Ta có: R5 nt [(R1 nt R2) // (R3 nt R4) ]
R12 = R1 + R2 = 18Ω, R34 = R3 + R4 = 6Ω
→ R = R5 + R1234 = 4 + 4,5 = 8,5Ω
b. Cường độ dòng điện trong mạch chính:
c. I5 = I1234 = I = 4A → U5 = I5.R5 = 4.4 = 16V ⇒ U1234 = U – u5 = 18V
Từ hình vẽ ta có: UMN = UMC + UCN = -R1I1 + R3I3 = -6.1 + 3.3 = 3V
Mà: nên cực dương của (V) mắc với M và cực âm mắc với N.
2. Điều chỉnh R4 để (V) chỉ 0V
Ta có: UMN = UMC + UCN = – UCM + UCN = 0 ⇒ UCM = UCN ⇔ I1R1 = I3R3 (1)
Mặt khác: UMN = UMB + UBN = UMB – UNB = 0 ⇒ UMB = UNB ⇔ I1R2 = I3R4 (2)
Lấy (1) chia (2) ta được: : mạch cầu cân bằng.
Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = 10Ω, UAB = 30V, RA = 0. Tìm:
a. RAB.
b. Cường độ dòng điện qua các điện trở.
c. Số chỉ Ampe kế
Hướng dẫn:
Gọi C là giao điểm của (R2, R4, R5), D là giao điểm của (R1, R3, R4)
Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên B và C có cùng điện thế → chập C và B lại (dòng điện không chạy qua R5 nên I5 = 0) . Mạch điện được vẽ lại như sau:
a) Ta có: [(R3 // R4) nt R1] // R2
b)
+ Ta có U134 = U2 = UAB = 30V
+ Dòng điện chạy qua đoạn R2:
+ Dòng điện chạy qua đoạn R1 – R34:
Lại có: I1 = I34 = I134 = 2A nên: U34 = UAB – U1 = UAB – I1R1 = 30 – 2.10 = 10V
Vì U3 = U4 = U340 = 10V, mà R3 = R4 = 10Ω
c) Để tìm số chỉ ampe kế A ta phải tìm I2 và I4, sau đó xác định chiều của I4 rồi suy ra số chỉ của A.
Ta có: I1 > I3 nên từ mạch gốc, ta thấy tại D dòng qua I4 phải có chiều từ D đến C vậy I2 và I4 qua chảy qua A nên: IA = I2 + I4 = 3 + 1 = 4 A.
B. Bài tập
Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình. Biết R1 = 10Ω và R2 = 3R3. Ampe kế A1 chỉ 4A. Tìm số chỉ của các ampe kế A2 và A3.
Bài 2: R1 = R3 =30Ω, R2 = 5Ω, R4 = 15Ω, RA = 0, UAB = 90V, RV rất lớn. Hình bên. Tìm:
a. Điện trở tương đương của đoạn mạch.
b. Số chỉ ampe kế và vôn kế.
Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết UAB = 18V , R1 = R2 = R3 = 6Ω, R4 = 2Ω. Nối M và B bằng một ampe kế có điện trở rất nhỏ. Tìm số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện qua ampe kế.
Bài 4: Cho mạch điện như hình:
UMN = 4V; R1 = R2 = 2Ω;
R3 = R4 = R5 = 1Ω; RA ≈ 0; RV = ∞ (rất lớn).
a) Tính RMN.
b) Tính số chỉ của ampe kế và vôn kế.
Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Cho biết: R1 = 1Ω, R2 = 2Ω, R3 = 3Ω, R4 = 5Ω, R5 = 0,5Ω, điện trở vôn kế rất lớn, dây dẫn và khóa K có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B là UAB = 20V. Hãy tính điện trở tương đương của mạch toàn mạch, dòng điện qua các điện trở và số chỉ của vôn kế, trong các trường hợp sau:
a) Khóa K đang mở.
b) Đóng khóa K.
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
- Dạng 1: Cách tính điện trở tương đương mạch nối tiếp, mạch song song, mạch cầu
- Trắc nghiệm tính điện trở tương đương mạch nối tiếp, mạch song song, mạch cầu
- Dạng 2: Định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp và song song
- Trắc nghiệm Định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp và song song
- Trắc nghiệm Tìm số chỉ của Ampe kế và Vôn kế
- 50 bài tập trắc nghiệm Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở R có đáp án chi tiết (phần 1)
- 50 bài tập trắc nghiệm Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở R có đáp án chi tiết (phần 2)
Mua hàng giảm giá Shopee Mã code
- XMen For Boss chỉ 60k/chai
- SRM Simple tặng tẩy trang 50k
- Combo Dầu Gội, Dầu Xả TRESEMME 80k
