Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn điện có suất điện động điện trở trong

3000 câu hỏi ôn tập Vật lí (Phần 30)

Đề bài: Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn điện có suất điện động $E=6,6V$ điện trở trong $r=0,12\Omega$, bóng đèn ${Đ}_{1 }\left(6V–3W\right)$và ${Đ}_2 \left(2,5V–1,25W\right)$

a) Điều chỉnh $R_1$ và $R_2$ sao cho 2 đèn sáng bình thường. Tính các giá trị của $R_1$ và $R_2$

b) Giữ nguyên giá trị của $R_1$, điều chỉnh biến trở $R_2$ sao cho nó có giá trị $R_2^{\text{'}}=1\Omega$. Khi đó độ sáng của các bóng đèn thay đổi thế nào so với câu a?

Lời giải:

Cường độ dòng điện định mức và điện trở của các đèn: $I_{d1}=\frac{P_{d1}}{U_{d1}}=\frac{3}{6}=0,5A;$

$I_{d2}=\frac{P_{d2}}{U_{d2}}=\frac{1,25}{2,5}=0,5A$

$R_{d1}=\frac{U_{d1}^2}{P_{d1}}=\frac{6^2}{3}=12\Omega ;$

$R_{d2}=\frac{U_{d2}^2}{P_{d2}}=\frac{2,5^2}{1,25}=5\Omega$

Đèn sáng bình thường nên cường độ dòng điện qua mạch chính: $I=I_{d1}+I_{d2}=1A$

Hiệu điện thế 2 đầu $R_2$ bằng: $U_2=U_{d1}-U_{d2}=6-2,5=1,5V$

Vậy điện trở: $R_2=\frac{U_2}{I_{d2}}=\frac{1,5}{0,5}=3\Omega ;$

Hiệu điện thế hai đầu $R_1$ bằng:

$U_1=U-U_{d1}=\left(E-I.r\right)-U_{d1}$$=\left(6,6-1.0,12\right)-6=0,48\Omega$

Vậy điện trở: $R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{0,48}{1}=0,48\Omega$

b) Giữ nguyên giá trị của $R_1$, điều chỉnh biến trở $R_2$ sao cho nó có giá trị $R_2^{\text{'}}=1\Omega$

Khi đó mạch ngoài gồm $R_{1}nt\left[{Đ}_1\parallel \left(R_{2}nt{Đ}_2\right) \right]$

$R_{d22}=R_2^{\text{'}}+R_{d2}=1+5=6\Omega$

$R_{1d22}=\frac{R_1.R_{d22}}{R_1+R_{d22}}=\frac{12.6}{12+6}=4\Omega$

Điện trở tương đương ở mạch ngoài: $R=R_1+R_{1d22}=0,48+4=4,48\Omega$

Cường độ dòng điện qua mạch chính là: $I=\frac{E}{R+r}=\frac{6,6}{4,48+0,12}=\frac{33}{23}A$

Hiệu điện thế thực tế hai đầu đèn 1: $U_1^{\text{'}}=I.R_{1d22}=\frac{33}{23}.4=\frac{132}{23}$$=5,74V<U_{d1}=6V,$

Nếu đèn 1 sáng yếu.

Cường độ dòng điện thực tế qua đèn 2: $I_2^{\text{'}}=\frac{U_1^{\text{'}}}{R_{1d22}}=\frac{\frac{132}{23}}{6}$$=0,96A>I_{d2}=0,5A$

Nếu đèn 2 sáng quá và dễ cháy.