Google
Giải Bài 14.10 trang 41 sách bài tập (SBT) Vật lí 9
Đề bài.
Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W và 6V – 3W
a) Tính điện trở của dây tóc mỗi bóng đèn này khi chúng sáng bình thường
b) Cho biết vì sao khi mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế U = 12V thì chúng không sáng bình thường
c) Lập luận để chứng tỏ rằng có thể mắc hai bóng đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này
d) Tính điện trở của biến trở và điện năng mà nó tiêu thụ trong 30 phút
Lời giải.
a) Điện trở của dây tóc bóng đèn ${D_1}$ và ${D_2}$.
${R_1} = \dfrac{{U_{dm1}^2}}{{{P_{dm1}}}} = \dfrac{{{6^2}}}{3} = 12\Omega $ và ${R_2} = \dfrac{{U_{dm2}^2}}{{{P_{dm2}}}} = \dfrac{{{6^2}}}{2} = 18\Omega $
b) Cường độ dòng điện định mức của đèn:
${I_{dm1}} = \dfrac{{{P_{dm1}}}}{{{U_{dm1}}}} = \dfrac{3}{6} = 0,5$A ; ${I_{dm2}} = \dfrac{{{P_{dm2}}}}{{{U_{dm2}}}} = \dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}$A.
Nếu mắc ${D_1}$ nối tiếp với ${D_2}$ thì điện trở tương đương của mạch:
${R_{12}} = {R_1} + {R_2} = 12 + 18 = 30\Omega $
Khi đó cường độ dòng điện qua mỗi đèn là:
${I_1} = {I_2} = I = \dfrac{U}{{{R_{12}}}} = \dfrac{{12}}{{30}} = 0,4$A
Ta thấy ${I_1} < {I_{dm1}}$ và ${I_2} > {I_{dm2}}$ nên đèn 1 sáng yếu hơn bình thường, đèn 2 sáng quá định mức sẽ hỏng.
c) Để hai đèn sáng bình thường thì ta phải mắc thêm một biến trở vào mạch.
Vì ${U_1} = {U_2} = 6$V < U = 12V và ${I_{dm1}} \ne {I_{dm2}}$ nên có thể mắc một trong hai cách sau:
Cách 1: Hai đèn ${D_1}$ và ${D_2}$ phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở ${R_b}$ như hình vẽ, sao cho:
${I_b} = {I_{dm1}} + {I_{dm2}} = 0,5 + \dfrac{1}{3} = \dfrac{5}{6}$A
và ${U_b} = U - {U_{12}} = 12 - 6 = 6$V
Cách 2: Đèn ${D_2}$ và biến trở phải song song với nhau và nối tiếp với đèn ${D_1}$ như hình vẽ, sao cho:
${I_b} = {I_{dm1}} - {I_{dm2}} = 0,5 - \dfrac{1}{3} = \dfrac{1}{6}$A và ${U_b} = {U_2} = 6$V
d) Điện trở của biến trở và điện năng mà biến trở tiêu thụ trong 30 phút là:
Cách mắc 1:
${R_{bt}} = \dfrac{{{U_b}}}{{{I_b}}} = \dfrac{6}{{\dfrac{5}{6}}} = 7,2\Omega $
${A_b} = {U_b}.{I_b} = 6.\dfrac{5}{6}. 1800 = 9000$ J.
Cách mắc 2:
${R_{bt}} = \dfrac{{{U_b}}}{{{I_b}}} = \dfrac{6}{{\dfrac{1}{6}}} = 36\Omega $
${A_b} = {U_b}.{I_b} = 6.\dfrac{1}{6}. 1800 = 1800$ J.
Đáp án: a) $12\Omega $ và $18\Omega $; d) 9000J và 1800J.
Đề bài.
Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W và 6V – 3W
a) Tính điện trở của dây tóc mỗi bóng đèn này khi chúng sáng bình thường
b) Cho biết vì sao khi mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế U = 12V thì chúng không sáng bình thường
c) Lập luận để chứng tỏ rằng có thể mắc hai bóng đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này
d) Tính điện trở của biến trở và điện năng mà nó tiêu thụ trong 30 phút
Lời giải.
a) Điện trở của dây tóc bóng đèn ${D_1}$ và ${D_2}$.
${R_1} = \dfrac{{U_{dm1}^2}}{{{P_{dm1}}}} = \dfrac{{{6^2}}}{3} = 12\Omega $ và ${R_2} = \dfrac{{U_{dm2}^2}}{{{P_{dm2}}}} = \dfrac{{{6^2}}}{2} = 18\Omega $
b) Cường độ dòng điện định mức của đèn:
${I_{dm1}} = \dfrac{{{P_{dm1}}}}{{{U_{dm1}}}} = \dfrac{3}{6} = 0,5$A ; ${I_{dm2}} = \dfrac{{{P_{dm2}}}}{{{U_{dm2}}}} = \dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}$A.
Nếu mắc ${D_1}$ nối tiếp với ${D_2}$ thì điện trở tương đương của mạch:
${R_{12}} = {R_1} + {R_2} = 12 + 18 = 30\Omega $
Khi đó cường độ dòng điện qua mỗi đèn là:
${I_1} = {I_2} = I = \dfrac{U}{{{R_{12}}}} = \dfrac{{12}}{{30}} = 0,4$A
Ta thấy ${I_1} < {I_{dm1}}$ và ${I_2} > {I_{dm2}}$ nên đèn 1 sáng yếu hơn bình thường, đèn 2 sáng quá định mức sẽ hỏng.
c) Để hai đèn sáng bình thường thì ta phải mắc thêm một biến trở vào mạch.
Vì ${U_1} = {U_2} = 6$V < U = 12V và ${I_{dm1}} \ne {I_{dm2}}$ nên có thể mắc một trong hai cách sau:
Cách 1: Hai đèn ${D_1}$ và ${D_2}$ phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở ${R_b}$ như hình vẽ, sao cho:
${I_b} = {I_{dm1}} + {I_{dm2}} = 0,5 + \dfrac{1}{3} = \dfrac{5}{6}$A
và ${U_b} = U - {U_{12}} = 12 - 6 = 6$V
Cách 2: Đèn ${D_2}$ và biến trở phải song song với nhau và nối tiếp với đèn ${D_1}$ như hình vẽ, sao cho:
${I_b} = {I_{dm1}} - {I_{dm2}} = 0,5 - \dfrac{1}{3} = \dfrac{1}{6}$A và ${U_b} = {U_2} = 6$V
d) Điện trở của biến trở và điện năng mà biến trở tiêu thụ trong 30 phút là:
Cách mắc 1:
${R_{bt}} = \dfrac{{{U_b}}}{{{I_b}}} = \dfrac{6}{{\dfrac{5}{6}}} = 7,2\Omega $
${A_b} = {U_b}.{I_b} = 6.\dfrac{5}{6}. 1800 = 9000$ J.
Cách mắc 2:
${R_{bt}} = \dfrac{{{U_b}}}{{{I_b}}} = \dfrac{6}{{\dfrac{1}{6}}} = 36\Omega $
${A_b} = {U_b}.{I_b} = 6.\dfrac{1}{6}. 1800 = 1800$ J.
Đáp án: a) $12\Omega $ và $18\Omega $; d) 9000J và 1800J.