Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 7

VnDoc xin giới thiệu bài Khoa học tự nhiên 9 bài 7: Định luật Ohm - Điện trở có đáp án chi tiết cho từng câu hỏi chương trình sách mới. Thông qua đây các em học sinh đối chiếu với lời giải của mình, hoàn thành bài tập hiệu quả

Bài: Định luật Ohm - Điện trở

Mở đầu trang 40 KHTN 9: Vì sao có thể điều chỉnh được độ sáng của chiếc đèn pin trong hình 7.1 bằng cách vặn núm xoay?

Lời giải:

Khi vặn núm xoay, tức là đang điều chỉnh giá trị của điện trở R, khi R thay đổi thì I cũng thay đổi (tỉ lệ nghịch – Định luật Ohm), vì thế có thể điều chỉnh được độ sáng của chiếc đèn pin trong hình 7.1 bằng cách vặn núm xoay.

Câu hỏi 1 trang 40 KHTN 9: Dựa vào độ sáng của đèn, em hãy:

a) So sánh cường độ dòng điện trong mạch khi dùng R1 và khi dùng R2

b) Chứng tỏ các đoạn dây dẫn khác nhau có tác dụng cản trở dòng điện khác nhau.

Lời giải:

a)

Dụng cụ: Điện trở R1 = 3 Ω và điện trở R2 = 6 Ω

Đóng khóa K, quan sát cường độ dòng điện trong mạch khi dùng R1 = 3 Ω lớn hơn khi dùng R2 = 6 Ω.

b)

Dụng cụ: dây đồng, dây nhôm

Đóng khóa K, quan sát cường độ dòng điện trong mạch khi dùng dây đồng lớn hơn khi dùng dây nhôm, hay tác dụng cản trở của dây dẫn đồng nhỏ hơn tác dụng cản trở của dây dẫn bằng nhôm.

Thí nghiệm 1 trang 40 KHTN 9: So sánh độ sáng của đèn khi dùng R1, và khi dùng R2.

Lời giải:

Dụng cụ: Điện trở R1 = 3 Ω và điện trở R2 = 6 Ω

Đóng khóa K, quan sát độ sáng của đèn khi dùng R1 = 3 Ω lớn hơn khi dùng R2 = 6 Ω.

Câu hỏi 2 trang 41 KHTN 9: a) Tác dụng cản trở dòng điện của hai đoạn dây dẫn R1 và R2, có khác nhau như trong thí nghiệm 1 hay không?

b) Rút ra nhận xét về mối liên hệ giữa cường độ dòng điện trong đoạn dây dẫn với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn đó và mô tả mối liên hệ đó bằng biểu thức toán học.

c) Dự đoán độ lớn của cường độ dòng điện qua R1 và qua R2, khi hiệu điện thế là 2,2 V. Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra kết quả đó.

Lời giải:

a)

Dụng cụ: Điện trở R2 = 3 Ω và điện trở R1 = 6 Ω

Đóng khóa K, quan sát cường độ dòng điện trong mạch khi dùng R2 = 3 Ω lớn hơn khi dùng R1 = 6 Ω.

=> Tác dụng cản trở dòng điện của hai đoạn dây dẫn R1 và R2, có khác nhau như trong thí nghiệm 1.

b)

Như vậy, khi hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn như nhau thì cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn R2, luôn lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn R1. Điều đó chứng tỏ tác dụng cản trở dòng điện của R1 lớn gấp 2 lần tác dụng cản trở dòng điện của R2.

Mặt khác, tỉ số U/I gấp hai lần tỉ số của mỗi đoạn dây dẫn luôn có một của R. Do đó, có thể lấy tỉ lấy tỉ số U/I giá trị xác định.

\(\frac{U}{I}=const=R\)

c)

Dự đoán độ lớn của dòng điện đi qua

\(R1:I1=\frac{U}{R_{_1}}=\frac{2,2}{6}\approx0,367A\)

Dự đoán độ lớn của dòng điện đi qua

\(R_2:I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{2,2}{3}\approx0,733A\)

Sau đó, tiến hành điều chỉnh U = 2,2 V trên mạch điện và đọc giá trị của cường độ dòng điện trong mạch thông qua ampe kế với giá trị lần lượt tương ứng của R1 và R2

Thí nghiệm 2 trang 41 KHTN 9: Bảng 7.1. Kết quả thí nghiệm tìm hiểu mối liên hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế hai đầu đoạn dây dẫn

• Với mỗi giá trị của hiệu điện thế, so sánh cường độ dòng điện qua R1 và cường độ dòng điện qua R2.

• Tính tỉ số U/I của mỗi đoạn dây dẫn và rút ra nhận xét.

Lời giải:

Với mỗi giá trị của hiệu điện thế, so sánh cường độ dòng điện qua R1 và cường độ dòng điện qua R2.

I1 (A) < I2 (A)

Tính tỉ số U/I của mỗi đoạn dây dẫn và rút ra nhận xét.

Tỉ số U/I giá trị xác định.

Luyện tập 1 trang 41 KHTN 9: Cần đặt vào hai đầu đoạn dây dẫn một hiệu điện thế bằng bao nhiêu để cường độ dòng điện trong dây dẫn lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện khi hiệu điện thế là 1,2 V?

Lời giải:

Ta có:

\(\frac{U}{I}=const=>\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_1}{I_2}\)

Thay số, ta được:

\(\frac{U}{1,2}=2=>U=2.2,4=4,8Ω.\)

Câu hỏi 3 trang 42 KHTN 9: Tác dụng cản trở dòng điện của đoạn dây dẫn x lớn gấp 2 lần đoạn dây dẫn y. Nếu hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn x là Ux = 1,2 V thì cần đặt vào hai đầu đoạn dây dẫn y một hiệu điện thế Uy bằng bao nhiêu? Biết rằng, cường độ dòng điện trong hai đoạn dây dẫn là như nhau.

Lời giải:

Câu hỏi 4 trang 42 KHTN 9: Điện trở của đoạn dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố nào? Căn cứ nào giúp em đưa ra dự đoán đó?

Lời giải:

Từ nhiều thí nghiệm đo điện trở của những đoạn dây dẫn có kích thước, hình dạng giống hệt nhau nhưng làm bằng vật liệu khác nhau cho thấy chúng có điện trở khác nhau. Như vậy, điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn.

Từ nhiều thí nghiệm đo điện trở của những đoạn dây dẫn có chất liệu, hình dạng giống hệt nhau nhưng kích thước khác nhau cho thấy chúng có điện trở khác nhau. Như vậy, điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào kích thước của dây dẫn.

Từ nhiều thí nghiệm đo điện trở của những đoạn dây dẫn có chất liệu, kích thước giống hệt nhau nhưng hình dạng khác nhau cho thấy chúng có điện trở khác nhau. Như vậy, điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào hình dạng của dây dẫn.

Câu hỏi 5 trang 43 KHTN 9: Đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài và tiết diện của đoạn dây dẫn.

Lời giải:

- Phương án thí nghiệm:

+ Chuẩn bị một đoạn dây dẫn với độ dày và chất liệu đồng đều.

+ Sử dụng một máy đo điện trở để đo điện trở của đoạn dây dẫn ban đầu.

+ Sử dụng một máy đo điện áp để đo hiệu điện thế qua đoạn dây dẫn khi điện áp được cung cấp vào hai đầu của đoạn dây dẫn.

+ Tính toán cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn bằng công thức I = U/R (trong đó U là hiệu điện thể và R là điện trở).

+ Giữ nguyên độ dày và chất liệu của đoạn dây dẫn, tăng chiếu dài của đoạn dây dẫn lên và lặp lại bước 2, 3 và 4 để tính toán cường độ dòng điện mới.

+ So sánh cường độ dòng điện ban đầu với cường độ dòng điện sau khi tăng chiếu dài để xem xét sự thay đổi của điện trở.

+ Lặp lại bước 5 với các giá trị khác nhau của chiếu dài để xác định mối quan hệ giữa điện trở và chiều dài.

+ Giữ nguyên chiều dài và tăng tiết diện của đoạn dây dẫn lên, và lặp lại bước 2, 3 và 4 để tính toán cường độ dòng điện mới.

+ So sánh cường độ dòng điện ban đầu với cường độ dòng điện sau khi tăng tiết diện để xem xét sự thay đổi của điện trở.

+ Lặp lại bước 8 với các giá trị khác nhau của tiết diện để xác định mối quan hệ giữa điện trở và tiết diện.

Câu hỏi 6 trang 43 KHTN 9: Dựa vào bảng 7.2, tính điện trở của đoạn dây nicrom dài 0,5 m và có tiết diện 1 mm².

Lời giải:

Luyện tập 2 trang 43 KHTN 9: Tính chiều dài của đoạn dây đồng có đường kính tiết diện 0,5 mm, điện trở 20 Ω ở nhiệt độ 20 °C.

Lời giải:

Luyện tập 3 trang 43 KHTN 9: Hình 7.4a là một biến trở được sử dụng trong các thiết bị điện gia đình. Khi xoay trục điều khiển sẽ thay đổi được chiều dài của đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua, nhờ đó thay đổi được điện trở của biến trở. Giả sử chiếc đèn ở hình 7.1 sử dụng biến trở trên và được mắc như hình 7.4c. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện của đèn và trả lời câu hỏi ở đầu bài học.

Lời giải:

Khi vặn núm xoay, tức là đang điều chỉnh giá trị của điện trở R, khi R thay đổi thì I cũng thay đổi (tỉ lệ nghịch – Định luật Ohm), vì thế có thể điều chỉnh được độ sáng của chiếc đèn pin trong hình 7.1 bằng cách vặn núm xoay.

Sơ đồ mạch điện của đèn.

Vận dụng trang 43 KHTN 9: Để làm giảm khả năng cản trở dòng điện của dây dẫn điện dùng trong gia đình:

a) nên chọn dây dẫn nhôm hay dây dẫn đồng? Vì sao?

b) với cùng một loại dây, nên chọn dây có tiết diện nhỏ hay lớn? Vì sao?

Lời giải:

a) Điện trở tỉ lệ thuận với bản chất dây dẫn (điện trở suất), vì vậy để làm giảm khả năng cản trở dòng điện của dây dẫn thì cần giảm điện trở suất. Điện trở suất của đồng < điện trở suất của nhôm, nên chọn dây dẫn bằng đồng.

b) Điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn (S), vì vậy để làm giảm khả năng cản trở dòng điện của dây dẫn thì cần tăng tiết diện dây dẫn. Với cùng một loại dây, ta nên chọn dây có tiết diện lớn hơn.

Tìm hiểu thêm trang 43 KHTN 9: Trong thực tế, giá trị của điện trở sử dụng trong các mạch điện tử được thể hiện bằng các vạch màu. Cách đọc giá trị điện trở 4 vạch màu như sau.

• Vạch màu thứ nhất là giá trị hàng chục trong giá trị điện trở.

• Vạch màu thứ hai là giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở.

• Vạch màu thứ ba là giá trị luỹ thừa của cơ số 10 trong hệ số nhân của giá trị điện trở.

• Vạch màu thứ tư là giá trị sai số của điện trở.

• Giá trị điện trở = (vạch 1) (vạch 2) x 10(luỹ thừa vạch 3) + sai số.

Với điện trở ở hình bên, vạch 1 màu xanh lá cây ứng với hàng chục là 5, vạch 2 màu xanh da trời ứng với hàng đơn vị là 6. Vạch 3 màu vàng ứng với lũy thừa 4 tức là nhân với 10° 2 hoặc có thể viết theo cột hệ số là nhân với 10 kΩ. Vạch 4 màu nhũ vàng ứng với sai số 5%. Vì vậy giá trị điện trở đó là 56.10° Ω ± 5%.

Điện trở có giá trị 15 Ω ± 5% thì các màu phân bố trên thân của điện trở từ trái sang phải như thế nào?

Lời giải:

Điện trở có giá trị 15 Ω ± 5%

• Vạch màu thứ nhất là giá trị hàng chục trong giá trị điện trở: 1 – Nâu

• Vạch màu thứ hai là giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở: 5 – Xanh lá cây

• Vạch màu thứ ba là giá trị lũy thừa của cơ số 10 trong hệ số nhân của giá trị điện trở: 0 – Đen

• Vạch màu thứ tư là giá trị sai số của điện trở: Nhũ vàng

• Giá trị điện trở = (vạch 1) (vạch 2) x 10(luỹ thừa vạch 3) + sai số

= 15.10° Ω ± 5% = 15 Ω ± 5%

= Nâu - Xanh lá cây – Đen – Nhũ vàng

>>> Bài tiếp theo: Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 8

Trên đây là toàn bộ lời giải Giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 9 bài 7: Định luật Ohm - Điện trở sách Cánh diều. Các em học sinh tham khảo thêm Ngữ văn 9 Cánh diều và Toán 9 Cánh diều. VnDoc liên tục cập nhật lời giải cũng như đáp án sách mới của SGK cũng như SBT các môn cho các bạn cùng tham khảo.