Hai bóng đèn Đ 1 và Đ 2 có cùng hiệu điện thế định mức là U 1 = U 2 = 6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R 1 = 12Ω và R 2 = 8Ω . Mắc Đ 1 , Đ 2 cùng với một biến trở vào hiệu điện thế không đổi U = 9V để hai đèn sáng bình thường. Biến trở này được quấn bằng dây nicrom có điện trở suất là 1,10. 10 - 6 Ω.m và có tiết diện 0,8 m m 2 . Tính độ dài tổng cộng của dây quấn biến trở này, biết rằng nó có giá trị lớn nhất R b m = 15 R b , trong đó R b là giá trị tính được ở câu a trên đây.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Điện trở lớn nhất của biến trở là: \(R_{max}=\dfrac{U_{max}}{I_{max}}=\dfrac{30}{2}=15\text{ Ω}\)
Tiết diện của dây là:
\(S=\dfrac{pl}{R}=\dfrac{0,4.10^{-6}.2}{15}=0,053.10^{-6}m^2=0,053mm^2\)
Vì dây dẫn có tiết diện tròn nên \(S=\text{π}\dfrac{d^2}{4}\)
\(\Rightarrow d=2\sqrt{\dfrac{S}{\text{π}}}=2\sqrt{\dfrac{0,053}{3,14}}=0,26mm\)
Sơ đồ mạch điện như hình 11.1
Vì hai đèn sáng bình thường nên ta có:
- Cường độ dòng điện qua đèn 1 là:
- Cường độ dòng điện qua đèn 2 là:
Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = I 1 + I 2 = 1,25A.
Biến trở ghép nối tiếp với cụm hai đèn nên I b = I = 1,25A
U b + U 12 = U ↔ U b = U - U 12 = U - U 1 = 9 – 6 = 3V (hai đèn ghép song song U 1 = U 2 = U 12 )
→ Điện trở của biến trở là:
Cường độ dòng điện định mức của 2 bóng đèn:
\(\left\{{}\begin{matrix}P_1=U_1.I_1\Rightarrow I_1=\dfrac{P_1}{U_1}=\dfrac{6}{6}=1\left(A\right)\\P_2=U_2.I_2\Rightarrow I_2=\dfrac{P_2}{U_2}=\dfrac{3}{6}=0,5\left(A\right)\end{matrix}\right.\)
Điện trở của mỗi bóng đèn khi đèn sáng bình thường:
\(\left\{{}\begin{matrix}R_1=\dfrac{U_1}{I_1}=\dfrac{6}{1}=6\left(\Omega\right)\\R_2=\dfrac{U_2}{I_2}=\dfrac{6}{0,5}=12\left(\Omega\right)\end{matrix}\right.\)
a. \(\left[{}\begin{matrix}\left\{{}\begin{matrix}I1=\dfrac{P1}{U1}=\dfrac{6}{6}=1A\\R1=\dfrac{U1}{I1}=\dfrac{6}{1}=6\Omega\end{matrix}\right.\\\left\{{}\begin{matrix}I2=\dfrac{P2}{U2}=\dfrac{6}{3}=2A\\R2=\dfrac{U2}{I2}=\dfrac{6}{2}=3\Omega\end{matrix}\right.\end{matrix}\right.\)
b. Sơ đồ mạch điện đâu bạn nhỉ?
a)\(I_{Đ1}=\dfrac{U_{Đ1}}{R_{Đ1}}=\dfrac{6}{8}=0,75A\)
\(I_{Đ2}=\dfrac{U_{Đ2}}{R_{Đ2}}=\dfrac{6}{12}=0,5A\)
\(Đ_1//Đ_2\Rightarrow I_Đ=I_{Đ1}+I_{Đ2}=0,75+0,5=1,25A\)
Biến trở mắc nối tiếp hai đèn và để đèn sáng bình thường thì \(I_b=I_Đ=1,25A\)
\(R_Đ=\dfrac{R_1\cdot R_2}{R_1+R_2}=\dfrac{8\cdot12}{8+12}=4,8\Omega\)
\(U_Đ=I_Đ\cdot R_Đ=1,25\cdot4,8=6V\) \(\Rightarrow U_b=U-U_Đ=9-6=3V\)
\(R_b=\dfrac{U_b}{I_b}=\dfrac{3}{1,25}=2,4\Omega\)
b)Điện trở lớn nhất của biến trở:
\(R=\rho\cdot\dfrac{l}{S}=0,4\cdot10^{-6}\cdot\dfrac{20}{0,2\cdot10^{-6}}=40\Omega\)
Sơ đồ mạch điện:
Vì U 1 = U 2 = 6V < U = 9V nên hai đèn muốn sáng bình thường phải mắc song song với nhau và cả cụm đèn ghép nối tiếp với biến trở R b như hình vẽ.
Để hai đèn sáng bình thường thì cường độ dòng diện qua Đ 1 , Đ 2 lần lượt là:
Đồng thời: U 12 + U b = U = 9V và I = I b = I 12 = I 1 + I 2 = 0,5 + 0,75 = 1,25A (vì (Đèn 1 nt Đ 2 ) // biến trở)
→ U b = U - U 12 = U - U 1 = 9 – 6 = 3V (vì Đ 1 // Đ 2 nên U 12 = U 1 = U 2 )
Điện trở của biến trở khi hai đèn sáng bình thường: R b = U b / I b = 3/1,25 = 2,4Ω
Vì U = U đ m 1 + U đ m 2 (9 = 6 + 3) nên ta cần mắc hai đèn nối tiếp với nhau.
Xác định vị trí mắc biến trở:
Cường độ dòng điện định mức qua mỗi đèn là:
- Vì I đ m 1 > I đ m 2 nên để hai đèn sáng bình thường thì đèn 1 phải nằm ở nhánh chính và đèn 2 nằm ở nhánh rẽ → biến trở cần phải mắc song song với R 2
(vì nếu biến trở mắc song song với R 1 thì khi đó I m ạ c h c h í n h = I đ m 2 = 1A < 1,2A)
Ta mắc sơ đồ mạch điện như hình 11.2:
Để hai đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mỗi đèn phải bằng cường độ định mức:
Đồng thời: U 2 b = U 2 = U b = 6V (vì Đèn 2 // biến trở)
Ta có: I = I 1 = I 2 b = 1A = I b + I 2 (vì Đ 1 nt ( Đ 2 // biến trở))
→ Cường độ dòng điện qua biến trở: I b = I 2 b - I 2 = 1 – 0,75 = 0,25A
Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường: R b = U b / I b = 6/0,25 = 24Ω
Điện trở lớn nhất của biến trở: Rbm = 15.Rb = 15 x 2,4 = 36Ω
Áp dụng công thức:
với l là chiều dài và S là tiết diện dây
→ Độ dài của dây cuốn làm biến trở: