Dòng điện, mạch điện – Các dạng bài tập

5 dạng bài: điện trở dây dẫn, mạch hỗn hợp, định luật Ohm toàn mạch, công suất cực đại, đèn và điện trở phụ.

Dạng 1. Điện trở của dây dẫn

Kỳ thi hay gặp: học kỳ, tốt nghiệp.

Phương pháp: đổi tiết diện sang m² trước khi dùng $R = \rho l/S$.

Ví dụ. Dây đồng $\rho = 1{,}7\cdot 10^{-8}\ \Omega$·m, dài 100 m, tiết diện 1 mm². Tính điện trở.

Lời giải. $R = \dfrac{1{,}7\cdot 10^{-8}\cdot 100}{10^{-6}} = 1{,}7\ \Omega$.

Dạng 2. Mạch hỗn hợp

Kỳ thi hay gặp: học kỳ, đánh giá năng lực.

Phương pháp: rút gọn từ trong ra ngoài để tìm $R$ tương đương, tính $I$ tổng rồi chia ngược lại cho từng nhánh.

Ví dụ. $R_1 = 6\ \Omega$ nối tiếp với cụm ($R_2 = 3\ \Omega$ song song $R_3 = 6\ \Omega$), đặt vào $U = 24$ V. Tính dòng qua mỗi điện trở.

Lời giải. $R_{23} = \dfrac{3\cdot 6}{3 + 6} = 2\ \Omega$ nên $R = 8\ \Omega$, $I_1 = 24/8 = 3$ A. $U_{23} = 3\cdot 2 = 6$ V nên $I_2 = 2$ A, $I_3 = 1$ A.

Dạng 3. Định luật Ohm toàn mạch

Kỳ thi hay gặp: học kỳ, tốt nghiệp, đánh giá năng lực.

Phương pháp: tính $I = \xi/(R + r)$, sau đó $U$, công suất và hiệu suất.

Ví dụ. Nguồn $\xi = 12$ V, $r = 1\ \Omega$ nối với $R = 5\ \Omega$. Tính $I$, $U$ hai cực, công suất trên $R$ và hiệu suất nguồn.

Lời giải. $I = 12/6 = 2$ A; $U = 12 - 2\cdot 1 = 10$ V; $P_R = 2^2\cdot 5 = 20$ W; $H = 10/12 \approx 83\%$.

Dạng 4. Công suất cực đại trên biến trở

Kỳ thi hay gặp: học sinh giỏi, đánh giá năng lực.

Phương pháp: $P = \dfrac{\xi^2R}{(R + r)^2}$ đạt cực đại khi $R = r$ (bất đẳng thức Cô-si cho mẫu số $R + \dfrac{r^2}{R}$).

Ví dụ. Nguồn $\xi = 12$ V, $r = 2\ \Omega$ nối với biến trở $R$. Tìm $R$ để công suất trên $R$ cực đại và giá trị cực đại đó.

Lời giải. $R = r = 2\ \Omega$; $I = 12/4 = 3$ A nên $P_{max} = 3^2\cdot 2 = 18$ W, trùng với $\dfrac{\xi^2}{4r} = \dfrac{144}{8} = 18$ W.

Dạng 5. Đèn và điện trở phụ

Kỳ thi hay gặp: học kỳ, đánh giá năng lực.

Phương pháp: từ giá trị định mức suy ra $I_{đm} = P/U$ và $R_đ = U^2/P$; đèn sáng bình thường khi dòng điện bằng $I_{đm}$.

Ví dụ. Đèn 6 V – 3 W muốn sáng bình thường khi nối vào nguồn 9 V (bỏ qua $r$). Cần mắc nối tiếp điện trở bao nhiêu?

Lời giải. $I_{đm} = 3/6 = 0{,}5$ A; $R = \dfrac{9 - 6}{0{,}5} = 6\ \Omega$.

Câu luyện tập

  1. Trong 10 s có 30 C đi qua tiết diện dây. Tính cường độ dòng điện.
  2. Dây 10 Ω cắt đôi rồi mắc song song hai đoạn. Tính điện trở tương đương.
  3. Nguồn $\xi = 9$ V, $r = 1\ \Omega$ nối với $R = 8\ \Omega$. Tính $I$, $U$ và công suất trên $R$.
  4. Bếp 1000 W – 220 V hoạt động đúng định mức 30 phút. Tính điện năng tiêu thụ theo J và kWh.
Xem đáp án
  1. $I = 3$ A
  2. Mỗi đoạn 5 Ω nên $R = 2{,}5\ \Omega$
  3. $I = 1$ A; $U = 8$ V; $P_R = 8$ W
  4. $A = 1000\cdot 1800 = 1{,}8\cdot 10^{6}$ J $= 0{,}5$ kWh

Lưu ý. Ví dụ và câu luyện là bài soạn mới, mô phỏng dạng bài thường gặp, không sao chép đề thi thật.

Trắc nghiệm

Đăng nhập để lưu điểm và tiến độ.

Câu 1

Trong 10 s có điện lượng 30 C đi qua tiết diện dây dẫn. Cường độ dòng điện là:

Câu 2

Dây dẫn 10 Ω được cắt đôi rồi mắc song song hai đoạn. Điện trở tương đương là:

Câu 3

Nguồn $\xi = 9$ V, $r = 1\ \Omega$ nối với $R = 8\ \Omega$. Hiệu điện thế giữa hai cực nguồn là:

Câu 4

Bếp điện 1000 W – 220 V hoạt động đúng định mức trong 30 phút. Điện năng tiêu thụ là:

Câu 5

Nguồn $\xi = 12$ V, điện trở trong $r = 2\ \Omega$ nối với biến trở $R$. Công suất trên $R$ lớn nhất bằng: