Giải bài tập trang 58 SGK Vật lý lớp 11: Ghép các nguồn điện thành bộ

Giải bài tập trang 58 SGK Vật lý lớp 11: Ghép các nguồn điện thành bộ. Tài liệu giúp bạn nắm chắc được những kiến thức cơ bản của bài học và hướng dẫn giải các bài tập trong SGK. Mời các bạn tham khảo chi tiết tại đây.

• Giải bài tập trang 54 SGK Vật lý lớp 11: Định luật ôm đối với toàn mạch
• Giải bài tập trang 45 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện không đổi, nguồn điện

VnDoc.com xin gửi tới bạn đọc bài viết Giải bài tập trang 58 SGK Vật lý lớp 11: Ghép các nguồn điện thành bộ để bạn đọc cùng tham khảo. Bài viết được tổng hợp nội dung tóm tắt kiến thức cơ bản của bài viết và lời giải của 6 bài tập trong sách giáo khoa môn Vật lý lớp 11 bài ghép các nguồn điện thành bộ. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết và tải về tại đây.

Tóm tắt kiến thức cơ bản: Ghép các bộ nguồn thành bộ

1. Đoạn mạch chứa nguồn điện

Đối với đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều từ cực dương và tới cực âm. Tương tự hệ thức 9.3 ở bài trước ta có hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế U_AB, cường độ dòng điện I và các điện trở r, R:

U_AB = ξ – I(r + R)

Hay I = (ξ - U_AB)/(R + r) = (ξ - U_AB)/R_AB.

Trong đó R_AB = r + R là điện trở tổng của đoạn mạch.

Nếu đi theo chiều này trên đoạn mạch hình 10.1 mà gặp cực dương của nguồn điện trước thì suất điện động ξ được lấy với giá trị dương, dòng điện có chiều từ B tới A ngược chiều với hiệu điện thế thì tổng độ giảm thế I(R + r) được lấy giá trị âm.

2. Ghép các nguồn điện thành bộ.

Có thế ghép các nguồn điện thành bộ theo một trong các cách sau đây.

a. Bộ nguồn nối tiếp

Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện được ghép nối tiếp với nhau. Trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp. Như vậy A là cực dương, B là cực âm của bộ nguồn.

Ta có U_AB = U_AM + U_MN + ... + U_QB do đó. ξ_b = ξ₁ + ξ₂ + ...+ ξ_n

Suất điện động của bộ nguồn được ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ.

Điện trở trong r_b bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ: r_b = r₁ + r₂ + ... + r_n

b. Bộ nguồn song song.

Khi các nguồn giống nhau có cực dương nối với nhau, cực âm nối với nhau gọi là nối song song, Khi mạch hở hiệu điện thế U_AB bằng suất điện động của mỗi nguồn và bằng suất điện động của bộ, và điện trở trong của bộ nguồn điện là tương đương của n điện trở r mắc song song, Do đó: ξ_b = ξ; r_b = r/_n

c. Bộ nguồn mắc hỗn hợp đối xứng.

ξ_b = mξ; r_b = mr/n

Với n là dãy song song, m là số nguồn của mỗi dãy

Giải bài tập trang 58 SGK Vật lý lớp 11

Bài 1: Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều như thế nào?

Giải: Dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều đi ra từ cực dương của nguồn điện.

Bài 2. Hãy trình bày các mối quan hệ trong đoạn mạch có chứa nguồn điện.

Giải: Trong đoạn mạch có chứa nguồn điện (hình 10.5) mối quan hê giữa các đại lượng được biểu diễn bằng các công thức: U_AB = ξ – I(r + R)

Bài 3. Trình bày các cách mắc nguồn điện thành bộ nguồn nổi tiếp và thành bộ nguồn song song. Trong từng trường hợp hãy viết công thức tính suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của nó.

Giải:

- Cách mắc nguồn điện thành bộ nguồn nối tiếp: Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch AB (từ B đến A), U₁, U₂,..., U_n là hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi nguồn (hình 10.6). Ta có: U_AB = U₁ + U₂ +... + U_n

- Theo định luật Ôm: U₁ = ξ₁ - r₁I, U₂ = ξ₂ - r₂I, ..., U_n = r_nI

Từ đó U_AB = (ξ₁ + ξ₂ + ... + ξ_n) - (r₁ + r₂ + ... + r_n)I (1)

Ta lại có U_AB = ξ_b - r_bI (2)

Từ (1) và (2) suy ra: ξ_b = ξ₁ + ξ₂ + ... + ξ_n

r_b = r₁ + r₂ + ... + r_n

- Cách mắc nguồn điện thành bộ nguồn mắc song song (hình 10.7) ta có:

U = U₁ + U₂ + ... + U_n

I = I₁ + I₂ + ... + I_n

Theo định luật Ôm: U = ξ - rI₁, U = E - rT₂, ..., U = ξ - rI_n

=> I₁ = ξ - U/r, I₂ = ξ - U/r, ..., I_n = ξ - U/r

=> I = n(ξ - U)/r = ξ - U/r

<=> U = ξ - r/n.I (1)

Ta lại có: U = ξ_b - r_bI (2)

Từ (1) và (2) suy ra: ξ - r/n.I = ξ_b - r_bI

Mà ξ = ξ_b nên r/n.I = r_bI suy ra r_b = r/n

Bài 4. Một acquy có suất điện động và điện trở trong là ξ = 6 V, r = 0,6 Ω sử dụng acquy này thắp sáng bóng đèn có ghi là 6 V – 3 W. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế giữa hai cực của acquy khi đó.

Giải: Kí hiệu Rđ là điện trở của bóng đèn, ta có Rđ = Uđ² /Pđ = 12 Ω. Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch, ta được cường độ dòng điện chạy trong mạch là: I = ξ/(Rđ + r) = 0,476 A

Hiệu điện thế đặt giữa hai cực của Acquy khi đó là U = ξ – Ir = 5,712 V

Bài 5. Hai nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lướt là: ξ₁ = 4,5 V, r₁ = 3 Ω; ξ₂ = 3 V, r₂ = 2 Ω. Mắc hai nguồn thành mạch điện kín như sơ đồ sau. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và hiệu điện thế U_AB

Giải: Như sơ đồ hình 10.8 thì hai nguồn điện này được mắc nối tiếp với nhau nên dòng điện chạy qua mạch kín có chiều từ dương của mỗi nguồn. Áp dụng công thức suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn nối tiếp và đinh luật ôm đối với toàn mạch ta có cường độ dòng điện chạy trong mạch là: I = (ξ₁ + ξ₂)/(r₁ + r₂) = 1,5 A

Hiệu điện thế U_AB trong trường hợp này là U_AB = -ξ₂ + Ir₂ = 0.

Bài 6. Trong mạch điện hai pin có cùng suất điện động và điện trở trong là ξ = 1,5 V, r = 1 Ω. Hai bóng đèn giống nhau cũng số ghi trên đèn là 3 V – 0,75 W.

a) Các đèn có sáng bình thường không? Vì sao.
b) Tính hiệu suất của bộ nguồn.
c) Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin.
d) Nếu tháo bớt mỗi bóng đèn thì còn lại có công suất tiêu thụ điện năng là bao nhiêu?

Giải:

a) Điện trở của mỗi bóng đèn là: Rđ = Uđ²/Pđ = 12 Ω

Điện trở tương đương của mạch ngoài là R = 6 Ω.

Cường độ dòng điện trong mạch chính là I₁ = ξ_b/(R + r_b) = 0,375 A.

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là: U_N⁽¹⁾ = I₁.R = 2,25 V < 3 V.

Vậy các đèn sáng yếu hơn bình thường.

b) Hiệu suất của bộ nguồn là H = 75%.

c) Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin là: U₁ = U₂ = ξ – I₁r = 1,125 V.

d) Nếu tháo bớt một bóng đền thì điện trở mạch ngoài là R = 12 Ω.

Dòng điện chạy qua mạch lúc bấy giờ là: I₂ = ξ_b/(Rđ + r) = 3/14 = 0.214 A

Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đền là: U_N⁽²⁾ = I₂Rđ = 2,57 > U_N⁽¹⁾

Vậy đèn còn lại sáng hơn trước

Trên đây VnDoc.com vừa giới thiệu tới các bạn Giải bài tập trang 58 SGK Vật lý lớp 11: Ghép các nguồn điện thành bộ, mong rằng qua bài viết này các bạn có thể học tập tốt hơn môn Vật lý 11. Mời các bạn cùng tham khảo thêm kiến thức các môn Toán 11, Ngữ văn 11, Tiếng Anh 11, đề thi học kì 1 lớp 11, đề thi học kì 2 lớp 11...