Cho đoạn mạch như hình vẽ mắt vào hiệu điện thế U= 12 V . Điều chỉnh con chạy của biến trở sao cho chỉ số vôn kế là 6 V thì campe ké chỉ 0,5Đ . Hỏi điện trở của biến trở khi đó là bao nhiêu?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R → U V = U R = 6V
Biến trở và R ghép nối tiếp nên I = I A = I b = I R = 0,5A
và U b + U R = U ↔ U b = U - U R = 12 – 6 = 6V
Điện trở của biến trở là:
a) Ban đầu khóa K mở, R 4 = 4 Ω , vôn kế chỉ 1 V.
Xác định hiệu điện thế U:
Ta có:
R 12 = R 1 + R 2 = 6 Ω ; R 34 = R 3 + R 4 = 6 Ω ; I 12 = I 1 = I 2 = U R 12 = U 6 I 34 = I 3 = I 4 = U R 34 = U 6 ;
U M N = V M - V N = V A - V N - V A + V M = I 3 . R 3 - I 1 . R 1 = U 6 . 2 - U 6 . 3 = - U 6 ⇒ U V = U N M = U 6 = 1 V ⇒ U = 6 V
Khi khóa K đóng:
R 13 = R 1 R 3 R 1 + R 3 = 3 . 2 3 + 2 = 6 5 = 1 , 2 ( Ω ) ; R 24 = R 2 R 4 R 2 + R 4 = 3 . 4 3 + 4 = 12 7 ( Ω ) R B D = R 13 + R 24 = 1 , 2 + 12 7 = 20 , 4 7 ( Ω )
Cường độ dòng điện mạch chính:
I = U R B D = 6 20 , 4 7 = 42 20 , 4 = 21 10 , 2 ≈ 2 , 06 ( A ) ; U 13 = U 1 = U 3 = I . R 13 = 21 10 , 2 . 1 , 2 = 2 , 47 ( V ) ; I 1 = U 1 R 1 = 2 , 47 3 = 0 , 823 ( A ) ; U 24 = U 2 = U 4 = I . R 24 = 21 10 , 2 . 12 7 = 3 , 53 ( V ) I 2 = U 2 R 2 = 3 , 53 3 = 1 , 18 ( A )
Ta có : I 2 > I 1 ⇒ I A = I 2 - I 1 = 1 , 18 - 0 , 823 = 0 , 357 ( A ) . Vậy dòng điện qua ampe kế có chiều từ N đến M và có cường độ I A = 0 , 357 ( A ) ; vôn kế chỉ 0 (V)
b) Đóng khóa K và di chuyển con chạy C của biến trở R4 từ đầu bên trái sang đầu bên phải thì số chỉ của ampe kế I A thay đổi như thế nào?
Ta có: R 13 = R 1 R 3 R 1 + R 3 = 3 . 2 3 + 2 = 6 5 = 1 , 2 Ω
Đặt phần điện trở còn hoạt động trong mạch của R 4 là x, ta có:
R 24 = R 2 x R 2 + x = 3 x 3 + x ; R B D = 1 , 2 + 3 x 3 + x = 4 , 2 x + 3 , 6 3 + x ; I = U R B D = 6 4 , 2 x + 3 , 6 3 + x . 1 , 2 = 7 , 2 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 ; I 1 = U 13 R 1 = 7 , 2 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 3 = 2 , 4 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 U 24 = I . R 24 = 6 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 . 3 x 3 + x = 18 x 4 , 2 x + 3 . 6 I 2 = U 24 R 2 = 18 x 4 , 2 x + 3 , 6 3 = 6 x 4 , 2 x + 3 , 6
* Xét hai trường hợp:
- Trường hợp 1: Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ M đến N.
Khi đó : I A = I 1 - I 2 = 2 , 4 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 - 6 x 4 , 2 x + 3 , 6 = 7 , 2 - 3 , 6 x 4 , 2 x + 3 , 6 (1)
Biện luận: Khi x = 0 → I A = 2 ( A )
Khi x tăng thì (7,2 - 3,6.x) giảm; (4,2.x + 3,6) tăng do đó I A giảm
Khi x = 2 → I A = 7 , 2 - 3 , 6 . 2 4 , 2 . 2 + 3 , 6 = 0 .
- Trường hợp 2 : Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ N đến M.
Khi đó : I A = I 2 - I 1 = 6 x 4 , 2 x + 3 , 6 - 2 , 4 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 = 3 , 6 x - 7 , 2 4 , 2 x + 3 , 6
I A = 3 , 6 - 7 , 2 x 4 , 2 + 3 , 6 x (2)
Biện luận:
Khi x tăng từ 2 W trở lên thì 7 , 2 x và 3 , 6 x đều giảm do đó IA tăng.
Khi x rất lớn (x = ∞ ) thì 7 , 2 x và 3 , 6 x tiến tới 0. Do đó IA 0,86 (A) và cường độ dòng chạy qua điện trở R 4 rất nhỏ.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 = 9 + 6 = 15 ( V ) ; r b = r 1 + r 2 = 1 , 2 + 0 , 8 = 2 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Ñ 2 P Ñ = 6 2 3 = 12 ( Ω ) ; I đ m = P Ñ U Ñ = 3 6 = 0 , 5 ( A ) .
Mạch ngoài có: R 1 n t ( ( R Đ n t R 2 ) / / ( R 3 n t R 4 ) )
a) Khi R 4 = 3 Ω
R Đ 2 = R Đ + R 2 = 12 + 8 = 20 ( Ω ) ; R 34 = R 3 + R 4 = 2 + 3 = 5 ( Ω ) ; R Đ 234 = R Ñ 2 . R 34 R Ñ 2 + R 34 = 20.5 20 + 5 = 4 ( Ω )
⇒ R N = R 1 + R Đ 234 = 3 + 4 = 7 ( Ω ) ; I A = I 1 = I Đ 234 = I = E b R N + r b = 15 7 + 2 = 5 3 ) A ) ; U V = U A B = U Đ 234 = I Đ 234 . R Đ 234 = 5 3 . 4 = 20 3 ( V ) . I Đ 2 = I Đ = I 2 = U A B R Ñ 2 = 20 3 20 = 1 3 ( A ) ; I 34 = I 3 = I 4 = U A B R 34 = 20 3 5 = 4 3 ( A ) ; U M N = V M - V N = V M - V A + V A - V N = U A N - U A M = I 3 . R 3 - I Đ . R Đ = 4 3 . 2 - 1 3 . 12 = - 4 3 ( V ) ⇒ U N M = 4 3 ( V ) ; q = C . U N M = 6 . 10 - 6 . 4 3 = 8 . 10 - 6 ( C ) .
b) Tính R 4 để đèn sáng bình thường
Ta có:
R N = R 1 + R Đ 234 = R 1 + R Ñ 2 . R 34 R Ñ 2 + R 34 = 3 + 20. ( 2 + R 4 ) 20 + 2 + R 4 = 106 + 23. R 4 22 + R 4 I = I đ m + I ñ m . R Ñ 2 R 3 + R 4 = E b R N + r b ⇒ 0 , 5 + 0 , 5.20 2 + R 4 = 15 106 + 23. R 4 22 + R 4 + 2 ⇒ R 4 = 18 Ω
Khi dịch chuyển con chạy C của biến trở về phía N thì số chỉ của các dụng cụ đo sẽ tăng. (nếu không giải thích đúng thì không cho điểm ý này)
Gọi x là phần điện trở của đoạn MC của biến trở; IA và UV là số chỉ của ampe kế và vôn kế.
Điện trở tương đương của đoạn mạch:
Rm = (Ro – x) + \(\frac{xR_1}{x+R_1}\)
<=> Rm \(R-\frac{x^2}{x+R_1}=R-\frac{1}{\frac{1}{x}+\frac{R_1}{x^2}}\)
Khi dịch con chạy về phía N thì x tăng \(\Rightarrow\left(\frac{1}{\frac{1}{x}+\frac{R_1}{x^2}}\right)\) tăng => Rm giảm
=> cường độ dòng điện mạch chính: I = U/Rm sẽ tăng (do U không đổi).
Mặt khác, ta lại có: \(\frac{I_A}{x}=\frac{I-I_A}{R}=\frac{I}{R+x}\)
=> \(I_A=\frac{I.x}{R+x}=\frac{I}{1+\frac{R}{x}}\)
Do đó, khi x tăng thì ( \(1+\frac{R}{x}\)giảm và I tăng (c/m ở trên) nên IA tăng.
Đồng thời UV = IA.R cũng tăng (do IA tăng, R không đổi)
Giá trị của R là:
Khi điều chỉnh biến trở đê vôn kế chỉ U V ' = 4,5V, thì cường độ dòng điện qua biến trở lúc này là:
Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở lúc này là: U b ' = U - U R ' = 12 – 4,5 = 7,5V
Giá trị của R là:
tóm tắt
\(U=12V\)
\(a)Uv=6V\)
\(Ia=0,5A\)
\(Rb?\)
\(b)Uv'=4,5V\)
\(Rb?\)
giải:
\(a)ta\) \(có:Ia=|Ib=Ir=0,5A\) (vì nối tiếp nên cường độ dòng điện bằng nhau)
\(Uv=Ur=6V\) (vì vôn kế mắc song song với \(R\))
Hiệu điện thế qua biến trở:
\(Ub=U-Uv=>12-6=6(V)\)
Điện trở biến trở lúc này:
\(Rb=\dfrac{Ub}{Ib}=\dfrac{6}{0,5}=12\) (Ω)
\(b)điện \) \(trở:R\)
\(R=\dfrac{Ur}{Ir}=\dfrac{6}{0,5}=12\) (lấy số liệu câu a vì điện trở luôn không đổi)
ta có : \(Uv'=Ur=4,5V\)
Hiệu điện thế qua biến trở:
\(Ub'=U-Ur=>12-4,5=7,5(V)\)
Cường độ dòng điện qua \(R\):
\(Ir=\dfrac{Ur}{R}=\dfrac{4,5}{12}=0,375(A)\)
\(=>Ib'=0,375(vì\) \(nối\) \(tiếp)\)
Điện trở biến trở:
\(Rb'=\dfrac{U'b}{I'b}=\dfrac{7,5}{0,375}=20(\) Ω)