50 bài tập về Ghép các nguồn điện thành bộ (có đáp án 2023) - Vật lí 11

Với Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải môn Vật lý lớp 11 gồm phương pháp giải chi tiết, bài tập minh họa có lời giải và bài tập tự luyện sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập Ghép các nguồn điện thành bộ. Mời các bạn đón xem:

1 4,356 04/02/2023
Tải về


Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải - Vật lý lớp 11

1. Lí thuyết

- Bộ nguồn ghép nối tiếp: Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm n nguồn điện được ghéo nối tiếp với nhau, trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện tiếp sau thành dây liên tiếp.

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

+ Suất điện động của bộ nguồn ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ: ξb=ξ1+ξ2+...+ξn.

+ Điện trở trong  của bộ nguồn điện ghép nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ: rb=r1+r2+...+rn.

- Bộ nguồn song song: là bộ nguồn gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau, trong đó nối cực dương của các nguồn vào cùng điểm A và nối các cực âm các nguồn vào cùng điểm B.

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

+ Nếu có m nguồn giống nhau mỗi nguồn có suất điện động ξ và điện trở trong r được ghép song song thì suất điện động bộ nguồn và điện trở của bộ nguồn được xác định: ξb=ξ;rb=rn

- Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng là bộ nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy gồm m nguồn điện giống nhau ghép nối tiếp như hình vẽ:

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

+ Nếu có n dãy, mỗi dãy có m nguồn. Mỗi nguồn có suất điện động ξ và điện trở trong r ghép nối tiếp thì suất điện động của bộ và điện trở của bộ được xác định: ξb=mξ;rb=mrn

- Đối với nguồn điện (máy phát): dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương.

Định luật Ôm cho mạch chứa máy phát: I=UAB+ξprp+R

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

+ UAB: tính theo chiều dòng điện đi từ A đến B qua mạch UAB=UBA

- Đối với mạch chứa máy thu: dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm.

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu điện: I=UABξtrt+R

+ UAB: tính theo chiều dòng điện đi từ A đến B qua mạch.

- Đoạn mạch chứa cả máy phát điện và thu điện

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa cả nguồn và máy thu:

I=UAB+ξpξtR+rt+rp

Hiệu suất của nguồn điện: bằng điện nằng tiêu thụ có ích chia cho tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và mạch trong.

 H=A'A=UNξ=RNRN+r

Trong đó:

H là hiệu suất của nguồn điện

A’ là điện năng tiêu thụ có ích

A là tổng điện năng tiêu thụ của mạch ngoài và mạch trong

2. Các dạng bài tập

Dạng 1: Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn phát

1. Phương pháp giải

Áp dụng công thức định luật Ôm cho mạch chứa máy phát: 

I=UAB+ξprp+R

Chú ý:

Nếu chưa biết chiều dòng điện trong mạch thì chọn một chiều cho dòng điện để tính:

+  nếu kết quả cho  I > 0 thì chiều chọn là đúng

+ nếu kết quả cho I < 0 thì cần đảo lại chiều đã chọn

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch điện gồm một nguồn điện ξ=10V;r=1Ω nối tiếp với một điện trở R=5Ω. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB là -7V. Cường độ dòng điện chạy qua mạch là bao nhiêu?

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. 0,5A

B. 0,75A

C. 1A

D. 1,25A

Lời giải chi tiết

Giả sử chiều dòng điện từ A đến B. Khi đó trong mạch chứa nguồn phát.

Áp dụng công thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn phát:

 I=UAB+ξr+R=7+101+5=0,5A

Vậy chiều dòng điện từ A đến B và I = 0,5A

Chọn đáp án A

Ví dụ 2: Cho đoạn mạch như hình vẽ, trong đó ξ1=6V,r1=1Ω,ξ2=4V,r2=0,5Ω,R=25Ω. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch đo được là UAB=8V. Tính cường độ đòng điện chạy qua đoạn mạch? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. 0,18A

B. 0,28A

C. 0,38A

D. 0,48A

Lời giải chi tiết

Giả sử dòng điện trong đoạn mạch có chiều từ A đến B. Khi đó nguồn 1 là máy phát và nguồn 2 là máy thu.

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch AB, ta có:

 I=UAB+ξ1ξ2R+r1+r2=8+6425+1+0,5=20530,38A

Chọn đáp án C

Dạng 2: Định luật ôm cho đoạn mạch chứa nguồn thu

1. Phương pháp giải

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu điện: 

I=UABξtrt+R

Chú ý:

Nếu chưa biết chiều dòng điện trong mạch thì chọn một chiều cho dòng điện để tính:

+  nếu kết quả cho  I > 0 thì chiều chọn là đúng

+ nếu kết quả cho I < 0 thì cần đảo lại chiều đã chọn

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ:

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

Trong đó ξ1=10V;r1=1Ω;ξ2=5V;r2=0,5Ω;R=24,5Ω. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là 2V. Xác định cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và chiều dòng điện?

A. Dòng điện có chiều từ B đến A, I = 0,5A

B. Dòng điện có chiều từ A đến B, I = 0,5A

C. Dòng điện có chiều từ B đến A, I = 0,2A

D. Dòng điện có chiều từ A đến B, I = 0,2A

Lời giải chi tiết

Giả sử dòng điện trong đoạn mạch có chiều từ A đến B. Khi đó nguồn 1 và 2 đều là máy thu.

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch AB, ta có:

 I=UABξ1+ξ2R+r1+r2=210+524,5+1+0,5=0,5A

Vì I < 0 nên dòng điện có chiều từ B đến A và khi đó nguồn 1 và 2 là nguồn phát.

Chọn đáp án A

Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó ξ1=10V,ξ2=4V;ξ3=12V;r1=r2=r3=1Ω;R1=4Ω;R2=6Ω;R3=40Ω;R4=10Ω

Xác định cường độ dòng điện trong mạch?

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. 0,085A

B. 0,095A

C. 0,85A

D. 0,95A

Lời giải chi tiết

Ta có nguồn 1 và 2 là máy phát, nguồn 3 là máy thu.

Mạch ngoài có: R1ntR2nt(R3R4)

Tổng trở mạch ngoài là: 

RN=R1+R2+R3R4R3+R4=4+6+40.1040+10=18Ω

Áp dụng định luật Ôm, cường độ dòng điện trong mạch là:

 I=ξ1+ξ2ξ3RN+r1+r2+r3=10+41218+1+1+10,095A

Chọn đáp án B

Ví dụ 3: Một nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong là 1Ω. Nối điện trở R=4Ω vào hai cực của nguồn điện thành mạch kín. Tính hiệu suất của nguồn?

A. 70%

B. 80%

C. 90%

D. 100%

Lời giải chi tiết

Hiệu suất của nguồn điện là:

H=RR+r=44+1=80%

Chọn đáp án B

3. Bài tập vận dụng

Bài 1: Hai nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động là 4V, điện trở trong là 1,5Ω, được mắc song song với nhau và nối với một điện trở ngoài R. Điện trở R bằng bao nhiêu để cường độ dòng điện đi qua nó là 1A?

A. 3Ω

B. 3,25Ω

C. 3,5Ω

D. 3,75Ω

Chọn đáp án B

Bài 2: Có 8 nguồn cùng loại có cùng suất điện động ξ=2V và điện trở trong r=1Ω. Mắc các nguồn thành bộ hỗn hợp đối xứng gồm hai dãy song song. Suất điện động ξb và điện trở trong rb của bộ này bằng bao nhiêu?

A. ξb=8V,rb=1Ω

B. ξb=8V,rb=2Ω

C. ξb=10V,rb=1Ω

D. ξb=10V,rb=2Ω

Chọn đáp án B

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó ξ1=ξ2=15V;r=1Ω;R1=4Ω;R2=8Ω. Cường độ dòng điện chạy trong mạch là: 

 Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. 0,8A

B. 1A

C. 1,2A

D. 1,4A

Chọn đáp án C

Bài 4: Nguồn điện với suất điện động ξ, điện trở trong r, mắc với điện trở ngoài R = r, cường độ dòng điện trong mạch là I. Nếu thay nguồn điện đó bằng 5 nguồn điện giống hệt nó mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện trong mạch là:

A. I'=23I

B. I'=I

C. I'=43I

D. I'=53I

Chọn đáp án D

Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối. Biết ξ1=8V;ξ2=10V;r1=0,5Ω;r2=1Ω;R=6Ω;UAB=10V. Xác định cường độ dòng điện qua mạch? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. 0,5A

B. 1A

C. 1,5A

D. 2A

Chọn đáp án B

Bài 6: Cho bộ nguồn gòm 12 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động 2V và điện trở trong 1,2Ω mắc như hình vẽ. Có thể thay 12 pin bằng một nguồn có suất điện động ξb và điện trở trong rb có giá trị là bao nhiêu?

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. ξb=15V;rb=7,5Ω

B. ξb=15V;rb=7,2Ω

C. ξb=16V;rb=7,2Ω

D. ξb=16V;rb=7,5Ω

Chọn đáp án C

Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ, mỗi nguồn có ξ=1V;r0=1Ω,R1=6Ω;R2=10Ω;R3=5Ω. Xác định cường độ dòng điện qua mạch chính? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải (ảnh 1)

A. 0,2A

B. 0,25A

C. 0,28A

D. 0,3A

Chọn đáp án C

Bài 8: Hai nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động là 1,5V, điện trở trong là 0,5Ω, được mắc song song với nhau và nối với một điện trở ngoài R. Điện trở R bằng bao nhiêu để cường độ dòng điện đi qua nó là 1,2A?

A. 1Ω

B. 2Ω

C. 3Ω

D. 4Ω

Chọn đáp án A

Bài 9: Có 16 nguồn điện giống nhau, suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn là ξ=1V r=1Ω, mắc hỗn hợp đối xứng thành 4 dãy song song với nhau (mỗi dãy có sáu nguồn điện mắc nối tiếp). Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn là:

A. ξb=4V,rb=4Ω

B. ξb=4V,rb=1Ω

C. ξb=1V,rb=1Ω

D. ξb=1V,rb=4Ω

Chọn đáp án B

Bài 10: Có 4 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động ξ và điện trở trong r. Suất điện động và điện trở trong của bộ pin ghép song song là:

A. ξ và r2

B.  ξ và 2r

C. ξ và r4

D. ξ và 4r

Chọn đáp án C

Xem thêm các dạng bài tập Vật lý lớp 11 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

Bài tập Đại cương về dòng điện không đổi và cách giải

Bài tập Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa R và cách giải

Bài tập Định luật Ôm cho toàn mạch và cách giải 

Bài tập tính điện năng, công suất điện và cách giải

1 4,356 04/02/2023
Tải về


Xem thêm các chương trình khác: