Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W và 6V – 3W

Giải SBT Vật Lí 9 Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng

Bài 14.10 trang 41 SBT Vật Lí 9: 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.

Tóm tắt:

Đèn 1: U_đm1 = 6V, P_đm1 = 2W;

Đèn 2: U_đm2 = 6V, P_đm2 = 3W

a) R₁ = ?; R₂ = ?

b) U = 12V; tại sao đèn không sáng bình thường?

c) Để 2 đèn sáng bình thường, sơ đồ? Giải thích?

d) R_bt = ?; t = 30 phút = 1800s; A_bt = ?

Lời giải:

a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ₁ và Đ₂.

$$\begin{gathered} R_1=\frac{U_{đm1}^2}{{\text{P}}_{đm1}}=\frac{6^2}{3}=12\Omega \\ {R}_2=\frac{U_{đm2}^2}{{\text{P}}_{đm2}}=\frac{6^2}{2}=18\Omega \end{gathered}$$

b) Cường độ dòng điện định mức của đèn:

I_đm1 = P_đm1 : U_đm1 = 3 : 6 = 0,5A ;

$I_{đm2}=\frac{{\text{P}}_{đm2}}{U_{đm2}}=\frac{2}{6}=\frac{1}{3}A$

Nếu mắc Đ₁ nối tiếp với Đ₂ thì điện trở tương đương của mạch:

R₁₂ = R₁ + R₂ = 12 + 18 = 30Ω

Khi đó cường độ dòng điện qua mỗi đèn là:

I₁ = I₂ = I = U : R₁₂ = 12 : 30 = 0,4A

Ta thấy I₁ < I_đm1 và I₂ > I_đm2 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 U₁ = U₂ = 6V < U = 12V và I_đm1 ≠ I_đm2 nên có thể mắc một trong hai cách sau:

Cách 1: Hai đèn Đ₁ và Đ₂ phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở R_b như hình vẽ, sao cho:

$I_b=I_{đm1}+I_{đm2}=0,5+\frac{1}{3}=\frac{5}{6}A$

và U_b = U - U₁₂ = 12 – 6 = 6V

Cách 2: Đèn Đ₂ và biến trở phải song song với nhau và nối tiếp với đèn Đ₁ như hình vẽ, sao cho:

$I_b=I_{đm1}-I_{đm2}=0,5-\frac{1}{3}=\frac{1}{6}A$

và U_b = U₂ = 6V

d) Điện trở của biến trở và điện năng mà biến trở tiêu thụ trong 30 phút là:

Cách mắc 1:

$R_{bt}=\frac{U_b}{I_b}=\frac{6}{\frac{5}{6}}=7,2\Omega$;

$A_b=U_b.I_b.t=6.\frac{5}{6}.1800=9000J$

Cách mắc 2:

$$\begin{gathered} R_{bt}=\frac{U_b}{I_b}=\frac{6}{\frac{1}{6}}=36\Omega \\ {A}_b=U_b.I_b.t=6.\frac{1}{6}.1800=1800J \end{gathered}$$

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 9 hay, chi tiết khác:

Bài 14.1 trang 40 SBT Vật Lí 9: Điện năng không thể biến đổi thành...

Bài 14.2 trang 40 SBT Vật Lí 9: Công suất điện cho biết...

Bài 14.3 trang 40 SBT Vật Lí 9: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W...

Bài 14.4 trang 40 SBT Vật Lí 9: Trên một bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W...

Bài 14.5 trang 40 SBT Vật Lí 9: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W...

Bài 14.6 trang 41 SBT Vật Lí 9: Một quạt điện dùng trên xe ô tô có ghi 12V – 15W...

Bài 14.7 trang 41 SBT Vật Lí 9: Một bàn là được sử dụng với hiệu điện thế 220V...

Bài 14.8 trang 41 SBT Vật Lí 9: Một biếp điện được sử dụng với hiệu điện thế 220V...

Bài 14.9 trang 41 SBT Vật Lí 9: Hai điện trở R₁= 12Ω và R₂ = 36Ω được mắc song song...