Vật lí lớp 9 Bài 5: Đoạn mạch song song

Vật lí lớp 9 Bài 5: Đoạn mạch song song | Giải Vật lí 9

Trần Duy Đoàn Ngày: 17-05-2022 Lớp 9

734

Toptailieu.vn giới thiệu Giải bài tập Vật lí 9 Bài 5: Đoạn mạch song song chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Đoạn mạch song song lớp 9.

Giải bài tập Vật lí 9 Bài 5: Đoạn mạch song song

Trả lời câu hỏi giữa bài:

Bài C1 trang 14 SGK Vật lí 9: Quan sát sơ đồ mạch điện hình 5.1 và cho biết các điện trở R₁ và R₂ được mắc với nhau như thế nào. Nêu vai trò của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ.

Phương pháp giải

Sử dụng định nghĩa về mạch song song: Đoạn mạch song song thì hai dụng cụ đo có 2 điểm chung.

Lời giải

- Trong sơ đồ mạch điện hình 5.1, ta thấy giữa $R_{1}$ và $R_{2}$ có 2 điểm chung

=> các điện trở $R_{1}; R_{2}$ được mắc song song với nhau.

- Vai trò của ampe kế và vôn kế:

+ Ampe kế dùng để đo cường độ dòng điện chạy trong mạch chính.

+ Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, đồng thời đo hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.

Bài C2 trang 14 SGK Vật lí 9: Hãy chứng minh rằng đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó.

$\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$

Phương pháp giải

- Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: $U = U_{1} = U_{2}$

- Hệ thức của định luật Ôm:

$I = \frac{U}{R} \Rightarrow U = I R$

Lời giải

Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song, ta có hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở $R_{1}$ bằng hiệu điện thế giữa hai đầu $R_{2}$ , tức là:

$U_{1} = U_{2}$ (1)

Lại có: $\{\begin{cases} U_{1} = I_{1} R_{1} \\ U_{2} = I_{1} R_{2} \end{cases}$

(1) $\Leftrightarrow I_{1} R_{1} = I_{2} R_{2}$

$\Rightarrow \frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$

$\Rightarrow$ ĐPCM

Bài C3 trang 14 SGK Vật lí 9: Hãy chứng minh công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở

R_{1}, R_{2}

mắc song song là:

$\frac{1}{R_{t d}}$ = $\frac{1}{R_{1}}$ + $\frac{1}{R_{2}} .$

Từ đó suy ra:

$R_{t d} = \frac{R_{1} R_{2}}{R_{1} + R_{2}} .$

Phương pháp giải

- Hệ thức định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$

- Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: $U = U_{1} = U_{2}$ ; $I = I_{1} + I_{2}$

Lời giải

+ Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính và các điện trở là:

$I = \frac{U}{R_{t d}}; I_{1} = \frac{U_{1}}{R_{1}}; I_{2} = \frac{U_{2}}{R_{2}}$

+ Mặt khác, mạch gồm hai điện trở $R_{1}, R_{2}$ mắc song song nên ta có:

$\{\begin{cases} U = U_{1} = U_{2} \\ I = I_{1} + I_{2} \end{cases} \Rightarrow \frac{U}{R_{t d}} = \frac{U}{R_{1}} + \frac{U}{R_{2}}$

$\Rightarrow \frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}$

+ Từ biểu thức:

$\frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \Rightarrow \frac{1}{R_{t d}} = \frac{R_{2}}{R_{1} R_{2}} + \frac{R_{1}}{R_{1} R_{2}} = \frac{R_{1} + R_{2}}{R_{1} R_{2}}$

$\Rightarrow R_{t d} = \frac{R_{1} R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$

Bài C4 trang 15 SGK Vật lí 9: Trong phòng học đang sử dụng một bóng đèn dây tóc và một quạt trần có cùng hiệu điện thế định mức 220V. Hiệu điện thế của nguồn là 220V. Mỗi đồ dùng đều có công tắc và cầu chì bảo vệ riêng.

+ Đèn và quạt được mắc thế nào vào nguồn để chúng hoạt bình thường?

+ Vẽ sơ đồ mạch điện đó. Cho kí hiệu sơ đồ của quạt điện là

+ Nếu đèn không hoạt động thì quạt có hoạt động không? Vì sao?

Phương pháp giải

Vận dụng biểu thức đoạn mạch mắc song song:

U = U_{1} = U_{2}

Lời giải

Ta có:

+ Hiệu điện thế của nguồn $U = 220 V$ . Hiệu điện thế định mức của đèn và quạt: $U_{1} = U_{2} = 220 V$

Ta cần mắc mạch sao cho hiệu điện thế qua đèn và quạt đều là $220 V$

=> Đèn và quạt được mắc song song vào nguồn $220 V$ để chúng hoạt động bình thường.

+ Sơ đồ mạch điện:

(ảnh 3)

+ Nếu đèn không hoạt động thì quạt vẫn hoạt động vì quạt vẫn được mắc vào hiệu điện thế đã cho.

Bài C5 trang 16 SGK Vật lí 9: Cho hai điện trở

R_{1} = R_{2} = 30 Ω

được mắc như sơ đồ hình 5.2a.

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch đó.

b) Nếu mắc thêm một điện trở $R_{3} = 30 Ω$ vào đoạn mạch trên như sơ đồ hình 5.2b thì điện trở tương đương của đoạn mạch mới bằng bao nhiêu? So sánh điện trở đó với mỗi điện trở thành phần.

(ảnh 4)

Phương pháp giải

Điện trở tương đương của đoạn mạch song song:

\frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}

Lời giải

a) Gọi $R_{t đ}$ là điện trở tương đương của mạch đó, ta có $R_{1}$ và $R_{2}$ mắc song song với nhau nên:

$\frac{1}{R_{t đ}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \Rightarrow R_{t đ} = \frac{R_{1} R_{2}}{R_{1} + R_{2}} = \frac{30.30}{30 + 30} = 15 Ω$

+ Gọi $R$ là điện trở tương đương của đoạn mạch mới, ta có mạch mới được coi gồm $R_{12}$ mắc song song với $R_{3}$ , suy ra:

$\frac{1}{R} = \frac{1}{R_{12}} + \frac{1}{R_{3}}$

Mặt khác, $\frac{1}{R_{12}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}$

Ta suy ra: $\frac{1}{R} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}}$

$\Rightarrow R = \frac{R_{1} R_{2} R_{3}}{R_{2} R_{3} + R_{1} R_{3} + R_{1} R_{2}} = \frac{30.30.30}{30.30 + 30.30 + 30.30} = 10 Ω$

+ So sánh: Điện trở tương đương nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần: $R < R_{1}; R < R_{2}, R < R_{3}$

Lý thuyết Đoạn mạch song song

1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch song song

Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song:

- Cường độ dòng điện chaỵ qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ: $I = I_{1} + I_{2}$

- Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ:

$U = U_{1} = U_{2}$

2. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

- Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song thì nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở thành phần.

$\frac{1}{R_{t d}}$ = $\frac{1}{R_{1}}$ + $\frac{1}{R_{2}}$ .

- Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó:

$\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$

Chú ý:

Vôn kế có điện trở R_V rất lớn so với điện trở của đoạn mạch cần đo hiệu điện thế và được mắc song song với mạch đó, nên dòng điện chạy qua vôn kế có cường độ không đáng kể. Do đó, khi tính điện trở tương đương của đoạn mạch này có thể bỏ qua số hạng $\frac{1}{R_{V}}$

Sơ đồ tư duy về đoạn mạch mắc song song - Vật lí 9

Phương pháp giải bài tập về Đoạn mạch song song

Phương pháp

- Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ:

$I = I_{1} + I_{2} + . . . + I_{n}$

- Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ:

$U = U_{1} = U_{2} = . . . = U_{n}$

- Điện trở tương đương được tính theo công thức:

$\frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + . . . + \frac{1}{R_{n}}$

- Trong đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó:

$\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$

Bài tập ví dụ:

Bài 1: Một đoạn mạch gồm hai điện trở $R_{1} = 6 Ω, R_{2} = 3 Ω$ mắc song song với nhau vào hai điểm có hiệu điện thế 6 V. Điện trở tương đương và cường độ dòng điện qua mạch chính là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Điện trở tương đương của mạch là:

$\frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} = \frac{1}{6} + \frac{1}{3} = \frac{1}{2} \Rightarrow R_{t d} = 2 Ω$

Cường độ dòng điện qua mạch chính là:

$I = \frac{U}{R_{t d}} = \frac{6}{2} = 3 A$

Bài 2: Hai điện trở R₁ và R₂ được mắc song song với nhau, $R_{1} = 6 Ω$ , dòng điện mạch chính có cường độ $I = 1, 2 A$ và dòng điện đi qua điện trở R2 có cường độ $I_{2} = 0, 4 A$ . Tính R₂?

Hướng dẫn giải

Hai điện trở mắc song song, cường độ dòng điện qua mạch là:

$I = I_{1} + I_{2} \Rightarrow I_{1} = I - I_{2} = 1, 2 - 0, 4 = 0, 8 A$

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₁ là:

$U_{1} = I_{1} . R_{1} = 0, 8.6 = 4, 8 V$

Lại có: $U = U_{1} = U_{2}$ (hai điện trở mắc song song)

Suy ra: $U_{2} = 4, 8 V$

Vậy điện trở R₂ là:

$R_{2} = \frac{U_{2}}{I_{2}} = \frac{4, 8}{0, 4} = 12 Ω$

Từ khóa :

Giải bài tập Vật lí 9 Đoạn mạch song song

Đánh giá

0 đánh giá

Đánh giá

Bài viết cùng môn học

Vật lí Tổng hợp kiến thức

Một nhà sinh vật học khi vừa ra khỏi rừng thì phát hiện ra một con gấu hung dữ ở phía sau lưng Nguyễn Trang

226

Vật lí Tổng hợp kiến thức

Hãy giải thích: Tại sao bề mặt vợt bóng bàn, găng tay thủ môn, thảm rải trên bậc lên xuống Nguyễn Trang

302

Vật lí Tổng hợp kiến thức

Điểm đứng yên trong giao thoa sóng là gì Nguyễn Trang

271

Vật lí Tổng hợp kiến thức

Tại sao chạy lấy đà trước, ta lại nhảy được xa hơn là đứng tại chỗ nhảy ngay Nguyễn Trang

294