Sách bài tập Vật lí 11 Bài 23 (Kết nối tri thức): Điện trở. Định luật Ôm

Giải SBT Vật lí 11 Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

Câu 23.1 trang 53 SBT Vật Lí 11: Đơn vị đo điện trở là

A. ôm ($\Omega$).

B. fara (F).

C. henry (H).

D. oát (W).

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Đơn vị đo điện trở là ôm ($\Omega$)

Câu 23.2 trang 53 SBT Vật Lí 11: Phát biểu nào sau đây sai.

A. Điện trở có vạch màu là căn cứ để xác định trị số.

B. Đối với điện trở nhiệt có hệ số dương, khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng.

C. Đối với điện trở biến đổi theo điện áp, khi U tăng thì điện trở tăng.

D. Đối với điện trở quang, khi ánh sáng thích hợp rọi vào thì điện trở giảm.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

C – sai

Câu 23.3 trang 53 SBT Vật Lí 11: Đặc điểm của điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở

A. dương khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng.

B. dương khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm.

C. âm khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng.

D. âm khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm về bằng 0.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Đặc điểm của điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở dương khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng. Công thức điện trở $R=\rho \frac{l}{S}$ nên khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất tăng do đó điện trở tăng.

Câu 23.4 trang 53 SBT Vật Lí 11: Nếu chiều dài và đường kính của một dây dẫn bằng đồng có tiết diện tròn được tăng lên gấp đôi thì điện trở của dây dẫn sẽ

A. không thay đổi.

B. tăng lên hai lần.

C. tăng lên gấp bốn lần.

D. giảm đi hai lần.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Điện trở $R=\rho \frac{l}{S}=\rho \frac{l}{\frac{\pi d^2}{4}}$ nên khi chiều dài và đường kính của một dây dẫn bằng đồng có tiết diện tròn được tăng lên gấp đôi thì điện trở của dây dẫn sẽ giảm đi 2 lần.

Câu 23.5 trang 53 SBT Vật Lí 11: Chọn biến đổi đúng trong các biến đổi sau.

A. 1$\Omega$ = 0,001k$\Omega$ = 0,0001M$\Omega$.

B. 10$\Omega$ = 0,1k$\Omega$ = 0,00001M$\Omega$.

C. 1k$\Omega$ = 1000$\Omega$ = 0,01M$\Omega$.

D. 1M$\Omega$ = 1000k$\Omega$ = 1000000$\Omega$.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

1M$\Omega$ = 1000k$\Omega$ = 1000000$\Omega$

Câu 23.6 trang 54 SBT Vật Lí 11: Biến trở là

A. điện trở có thể thay đổi trị số và dùng để điều chỉnh chiều dòng điện trong mạch.

B. điện trở' có thể thay đổi trị số và dùng để điều chỉnh cường độ và chiều dòng điện trong mạch.

C. điện trở có thể thay đổi trị số và dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

D. điện trở không thay đổi trị số và dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số (tức là giá trị điện trở thay đổi) và dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

Câu 23.7 trang 54 SBT Vật Lí 11: Trước khi mắc biến trở vào mạch điện để điều chỉnh cường độ dòng điện thì cần điều chỉnh biến trở có giá trị nào dưới đây?

A. Có giá trị bằng 0.

B. Có giá trị nhỏ.

C. Có giá trị lớn.

D. Có giá trị lớn nhất.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Trước khi mắc biến trở vào mạch điện để điều chỉnh cường độ dòng điện thì cần điều chỉnh biến trở có giá trị lớn nhất, mục đích để cho dòng điện trong mạch có giá trị nhỏ nhất, sau đó giảm dần giá trị biến trở để tăng cường độ dòng điện.

Câu 23.8 trang 54 SBT Vật Lí 11: Chọn phát biểu đúng về định luật Ohm.

A. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và điện trở của dây.

B. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và không tỉ lệ với điện trở của dây.

C. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.

D. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và tỉ lệ thuận với điện trở của dây.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Định luật Ohm: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.

Câu 23.9 trang 54 SBT Vật Lí 11: Biểu thức đúng của định luật Ohm là

A. $I=\frac{R}{U}$.

B. $I=\frac{U}{R}$.

C. $U=\frac{1}{R}$.

D. $U=\frac{R}{I}$.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Biểu thức định luật Ohm: $I=\frac{U}{R}$

Câu 23.10 trang 54 SBT Vật Lí 11: Khi hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn tăng thì

A. cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn không thay đổi.

B. cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn giảm, tỉ lệ với hiệu điện thế.

C. cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn có lúc tăng, có lúc giảm.

D. cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tăng, tỉ lệ với hiệu điện thế.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Khi hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn tăng thì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tăng, tỉ lệ với hiệu điện thế.

Câu 23.11 trang 55 SBT Vật Lí 11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn có dạng là

A. một đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

B. một đường cong đi qua gốc toạ độ.

C. một đường thẳng không đi qua gốc toạ độ.

D. một đường cong không đi qua gốc toạ độ.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn có dạng là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ

Câu 23.12 trang 55 SBT Vật Lí 11: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn. Nếu tăng hiệu điện thế lên 1,6 lần thì

A. cường độ dòng điện tăng 3,2 lần.

B. cường độ dòng điện giảm 3,2 lần.

C. cường độ dòng điện giảm 1,6 lần.

D. cường độ dòng điện tăng 1,6 lần.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Nếu tăng hiệu điện thế lên 1,6 lần thì cường độ dòng điện tăng 1,6 lần.

Câu 23.13 trang 55 SBT Vật Lí 11: Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế đối với hai điện trở ${\text{R}}_1,{\text{R}}_2$ trong Hình 23.1. Điện trở ${\text{R}}_1,{\text{R}}_2$ có giá trị là

A. $R_1=5\text{Ω};R_2=20\text{Ω}$.

B. $R_1=10\text{Ω};R_2=5\text{Ω}$.

C. $R_1=5\text{Ω};R_2=10\text{Ω}$.

D. $R_1=20\text{Ω};R_2=5\text{Ω}$.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

$R_1=\frac{6}{0,3}=20\Omega ;R_2=\frac{4}{0,8}=5\Omega$

Câu 23.14 trang 55 SBT Vật Lí 11: Muốn đo hiệu điện thế giữa hai cực của một nguồn điện, nhưng không có vôn kế, một học sinh đã sử dụng một ampe kế và một điện trở có giá trị R = 50$\Omega$ mắc nối tiếp nhau sau, đó mắc vào nguồn điện, biết ampe kế chỉ 1,2A. Hiệu điện thế giữa hai cực nguồn điện có giá trị bằng bao nhiêu?

A. 120V.

B. 50V.

C. 12V.

D. 60V.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Hiệu điện thế U = I.R = 60 V

Câu 23.15 trang 55 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.2. Các giá trị điện trở $R_1=6\text{Ω},R_2=4\text{Ω}$, $R_3=2\text{Ω},R_4=3\text{Ω},R_5=6\text{Ω}$.

Hình 23.2

a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₂ nếu cường độ dòng điện qua điện trở R₁ có giá trị 1A

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₂ nếu cường độ dòng điện qua điện trở R₅ có giá trị 1A

Lời giải:

$\begin{array}{c}{R}_{45}=\frac{R_4{R}_5}{R_4+R_5}=2\Omega \\ R_{345}=R_3+R_{45}=4\Omega \\ R_{2345}=\frac{R_2.R_{345}}{R_2+R_{345}}=2\Omega \\ R_{12345}=R_1+R_{2345}=8\Omega \end{array}$

a) Vì $R_{345}=R_2$ nên ta có $I_2=I_{345}=\frac{I_1}{2}=0,5\text{A}$.

$U_{R_2}=I_2{R}_2$= 0,5.4 = 2V.

b) Ta có: $U_{R_4}=U_{R_5}\Rightarrow \frac{I_4}{I_5}=\frac{R_5}{R_4}=2\Rightarrow I_4=2I_5=2\text{A}$.

Vì $R_{345}=R_2$ nên ta suy ra: $I_{345}=I_2=I_3=I_4+I_5=3\text{A}$.

$U_{R_2}=I_2{R}_2$= 3.4 = 12V.

Câu 23.16 trang 56 SBT Vật Lí 11: Cho một đoạn mạch điện như Hình 23.3. Biết các giá trị điện trở: $R_1=1\text{Ω}$; $R_2=20\text{Ω};R_3=5\text{Ω};R_4=R_5=10\text{Ω}$. Hãy tính điện trở của đoạn mạch AB.

Hình 23.3

Lời giải:

Cách mắc điện trở: [R₁nt(R₂//R₃)]//(R₄ntR₅)

$R_{23}=\frac{R_2{R}_3}{R_2+R_3}=\frac{20.5}{20+5}=4\text{Ω}.$; $R_{123}=R_1+R_{23}=1+4=5\text{Ω}.$

$R_{45}=R_4+R_5=10+10=20\text{Ω}$; $R_{AB}=\frac{R_{123}{R}_{45}}{R_{123}+R_{45}}=\frac{5.20}{5+20}=4\text{Ω}.$

Vậy điện trở tương đương của đoạn mạch AB là 4$\Omega$.

Câu 23.17 trang 56 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.4. Các giá trị điện trở: $R_1=2\text{Ω},R_2=3\text{Ω},R_3=4\text{Ω}$, ${\text{R}}_4=6\text{Ω}$. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U_AB = 18V.

Hình 23.4

a) Tính điện trở của đoạn mạch AB.

b) Tìm cường độ dòng điện chạy qua các điện trở và hiệu điện thế trên mỗi điện trở.

Lời giải:

a) Đoạn mạch AB có điện trở [R₁//R₂]nt[R₃//R₄].

$R_{AB}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}+\frac{R_3{R}_4}{R_3+R_4}=\frac{2.3}{2+3}+\frac{4.6}{4+6}=3,6\text{Ω}$

b) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính: $I=\frac{U_{AB}}{R_{AB}}=\frac{18}{3,6}=5\text{A}$.

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₁ là:

$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U_{12}}{R_1}=\frac{R_{12}.I}{R_1}=\frac{R_1{R}_2}{\left(R_1+R_2\right)}.\frac{I}{R_1}=3\text{A}$.

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₂ là: $I_2=I-I_1=2A$.

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₃ là:

$I_3=\frac{U_3}{R_3}=\frac{U_{34}}{R_3}=\frac{R_{34}.I}{R_3}=\frac{R_3{R}_4}{\left(R_3+R_4\right)}.\frac{I}{R_3}=3\text{A}$.

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₄ là: $I_4=I-I_3=2A$.

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₁, R₂ là $U_1=U_2=I.R_{12}=6\text{V}$.

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R₃, R₄ là $U_3=U_4=I.R_{34}=12\text{V}$.

Câu 23.18 trang 56 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.5. Giá trị các điện trở: $R_1=5\text{Ω},R_2=7\text{Ω},R_3=1\text{Ω}$, $R_4=5\text{Ω},R_5=3\text{Ω}$. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U_AB = 21V.

Hình 23.5

a) Tính điện trở của đoạn mạch AB(R_AB).

b) Tính cường độ dòng điện qua các điện trở.

Lời giải:

a) Ta có: $R_{345}=\frac{\left(R_3+R_4\right)R_5}{R_3+R_4+R_5}=\frac{\left(1+5\right).3}{1+5+3}=2\text{Ω}$.

$R_{AB}=\frac{\left(R_1+R_{345}\right)R_2}{R_1+R_{345}+R_2}=\frac{\left(5+2\right).7}{5+2+7}=3,5\text{Ω.}$

b) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính: $I=\frac{U_{AB}}{R_{AB}}=\frac{21}{3,5}=6\text{A}$.

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₂ là: $I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{U_{AB}}{R_2}=\frac{21}{7}=3\text{A}$.

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₁ là: $I_1=I-I_2=3A$.

$U_1=I_1{R}_1=3.5=15V$

$U_{34}=U_{1345}-U_1=I_1{R}_{1345}-I_1{R}_1=3.7-3.5=6V$

Vì $R_{34}=2R_5$ nên cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₅ là $I_5=2I_{34}=2\frac{U_{34}}{R_{34}}=2.\frac{6}{6}=2\text{A}$.

$U_1=I_1{R}_1=15\text{V};U_2=U_{AB}=21\text{V};U_3=I_{34}{R}_3=1\text{V};$

$U_4=I_{34}{R}_4=5\text{V};U_5=I_5{R}_5=6\text{V}$.

Câu 23.19 trang 56 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.6. Cho biết các giá trị điện trở: $R_1=4\text{Ω}$, $R_2=R_5=20\text{Ω},R_3=R_6=12\text{Ω},R_4=R_7=8\text{Ω}$. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U_AB = 48V.

Hình 23.6

a) Tính điện trở R_AB của đoạn mạch AB.

b) Tìm cường độ dòng điện và hiệu điện thế của mỗi điện trở.

Lời giải:

a) $R_{123}=\frac{\left(R_1+R_2\right)R_3}{R_1+R_2+R_3}=\frac{\left(4+20\right).12}{4+20+12}=8\text{Ω}$.

$R_{1234}=\frac{R_{123}.R_4}{R_{123}+R_4}=\frac{8.8}{8+8}=4\text{Ω}.$

$R_{123456}=\frac{\left(R_{1234}+R_5\right)R_6}{R_{1234}+R_5+R_6}=\frac{\left(4+20\right).12}{4+20+12}=8\text{Ω}.$

$R_{AB}=R_{123456}+R_7=8+8=16\text{Ω}.$

b) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính: $I=\frac{U_{AB}}{R_{AB}}=\frac{48}{16}=3A$.

Ta có: $\frac{I_5}{I_6}=\frac{R_6}{R_{12345}}=\frac{1}{2}\Rightarrow I_6=2I_5$ mà $I_6+I_5=I$$\Rightarrow I_5=\frac{I}{3}=1\text{A}$.

$I_6=I-I_5=2\text{A}.$

$U_{1234}=I_5\cdot R_{1234}=4\text{V}.$

$I_1=I_2=\frac{U_{1234}}{R_1+R_2}=\frac{4}{24}=\frac{1}{6}\text{A}.$

$I_3=\frac{U_{1234}}{R_3}=\frac{4}{12}=\frac{1}{3}\text{A}.$

$I_3=\frac{U_{1234}}{R_3}=\frac{4}{12}=\frac{1}{3}\text{A}.$

$I_7=I=3\text{A}.$

$$\begin{gathered} U_1=I_1{R}_1=\frac{2}{3}V;U_2=I_2{R}_2=\frac{10}{3}V; \\ {U}_3=U_4=U_{1234}=4\text{V};U_5=I_5{R}_5=20\text{V}. \end{gathered}$$

$U_6=U_{1234}+U_5=24\text{V};U_7=U_{AB}-U_6=24\text{V}.$

Câu 23.20 trang 56 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.7. Giá trị các điện trở: $R_1=R_3=3\text{Ω},R_2=2\text{Ω}$, $R_4=1\text{Ω},R_5=4\text{Ω}$. Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính là I = 3A. Tính:

Hình 23.7

a) Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U_AB và hiệu điện thế của mỗi điện trở.

b) Hiệu điện thế giữa hai điểm A và D;E và D.

Lời giải:

a) $R_{AB}=R_5+\frac{\left(R_1+R_3\right)\left(R_2+R_4\right)}{R_1+R_2+R_3+R_4}=6\text{Ω}$.

${\text{U}}_{\text{AB}}={\text{IR}}_{\text{AB}}=18\text{V;}$

Ta có: $\frac{I_{13}}{I_{24}}=\frac{R_{24}}{R_{13}}=\frac{R_2+R_4}{R_1+R_3}=\frac{1}{2}$$\Rightarrow I_{13}=\frac{I_{24}}{2}=\frac{I}{3}=1\text{A}\Rightarrow I_{24}=2\text{A}$.

$U_1=I_{13}{R}_1=3V;U_2=I_{24}{R}_2=4V;U_3=I_{13}{R}_3=3V;$

$U_4=I_{24}{R}_4=2V;U_5=I{R}_5=12\text{V}$

b) $U_{AD}=U_5+U_1=15\text{V};U_{ED}=U_{EB}+U_{BD}=U_4-U_3=-1\text{V}$.

Câu 23.21 trang 57 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.8. Giá trị các điện trở: $R_1=R_3=R_5=1\text{Ω},R_4=2\text{Ω}$, $R_2=3\text{Ω}$. Biết dòng điện chạy qua điện trở R₄ là 1A.

Hình 23.8

a) Tính điện trở của đoạn mạch AB.

b) Tính cường độ dòng điện qua các điện trở.

c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB.

Lời giải:

a) $R_{AB}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}+\frac{\left(R_3+R_4\right)R_5}{R_3+R_4+R_5}$$=\frac{1.3}{1+3}+\frac{\left(1+2\right).1}{1+2+1}=1,5\text{Ω}$.

b) Ta có: $\frac{I_{34}}{I_5}=\frac{R_5}{R_{34}}=\frac{1}{3}\Rightarrow I_5=3I_{34}=3I_4=3\text{A}$.

$\Rightarrow I_{345}=I_{34}+I_5=1+3=4A=I_{12}=I_1+I_2=I$

Tương tự ta có: $\frac{I_1}{I_2}=\frac{R_2}{R_1}=3\Rightarrow I_1=3\text{A};I_2=1\text{A}$.

c) $U_{AB}=I{R}_{AB}=4.1,5=6\text{V}$.

Câu 23.22 trang 57 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.9. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB là U_AB = 6V. Khi K mở ampe kế A₁ chỉ 1,2A. Khi K đóng, ampe kế A₁, A₂ chỉ lần lượt 1,4A và 0,5A. Bỏ qua điện trở của các ampe kế. Tính điện trở: ${\text{R}}_1,{\text{R}}_2,{\text{R}}_3$.

Hình 23.9

Lời giải:

Khi khoá K mở, ta có: U_AB = 1,2(R₁+R₂) (1)

Khi khoá K đóng, ta có: U_AB = 1,4R₁+0,5R₃) (2)

$U_{AB}=1,4R_1+(1,4-0,9)R_2=1,4R_1+0,9R_2$(3)

Từ biểu thức (1), (2), (3), ta thu được: $R_1=3\text{Ω},R_2=2\text{Ω},R_3=3,6\text{Ω}$.

Câu 23.23 trang 57 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 23.10. Cho biết: $R_1=15\text{Ω},R_2=R_3=R_4=10\text{Ω}$. Điện trở của ampe kế và các dây nối không đáng kể.

a) Tìm điện trở của đoạn mạch AB.

b) Biết ampe kế chỉ 3A. Tính hiệu điện thế U_AB và cường độ dòng điện chạy qua các điện trở.

Hình 23.10

Lời giải:

a) Ta có: [R₂nt(R₃//R₄)]//R₁.

$R_{234}=R_2+\frac{R_3.R_4}{R_3+R_4}=10+\frac{10.10}{10+10}=15\Omega$

$\Rightarrow R_{AB}=\frac{R_{234}.R_1}{R_{234}+R_1}=\frac{15.15}{15+15}=7,5\text{Ω}$

b) Vì $I_A=I_1+I_3;U_1=U_{234}\Rightarrow \frac{I_1}{I_{234}}=\frac{R_{234}}{R_1}=1$$\Rightarrow I_1=I_{234}=I_2=I_{34}=(I_3+I_4)$ và $U_3=U_4\Rightarrow \frac{I_3}{I_4}=\frac{R_4}{R_3}=1$ nên $I_A=3I_3=1,5I_1$

$$\begin{gathered} \Rightarrow I_1=2A;I_3=I_4=1A;I_2=I_3+I_4=2A; \\ {U}_{AB}=U_1=I_1{R}_1=30\text{V} \end{gathered}$$

Câu 23.24 trang 57 SBT Vật Lí 11: Cho đoạn mạch như Hình 23.11. Tính điện trở của đoạn mạch AB, biết các điện trở có giá trị bằng nhau và bằng R. Biết dây nối có điện trở không đáng kể.

Hình 23.11

Lời giải:

Vì điện thế tại điểm C và B như nhau nên ta có thể vẽ lại được mạch điện như Hình 23.1G:

Cấu trúc mạch: R₁//[R₄nt(R₂//R₃)]

$R_{23}=\frac{R_2{R}_3}{R_2+R_3}=\frac{RR}{R+R}=\frac{R}{2}.$

$R_{234}=R_4+R_{23}=R+\frac{R}{2}=\frac{3R}{2}.$

$R_{AB}=\frac{R_{234}{R}_1}{R_{234}+R_1}=\frac{R\frac{3R}{2}}{R+\frac{3R}{2}}=\frac{3R}{5}.$

Lý thuyết Điện trở. Định luật Ôm

I. Điện trở

1. Định nghĩa điện trở

- Tỉ số U/I của thí nghiệm trên cho thấy với mỗi vật dẫn thì tỉ số U/I là một hằng số.

- Kí hiệu hằng số trên là R và I = U/R. Biểu thức này cho thấy vật dẫn càng cản trở sự dịch chuyển của các điện tích thì R càng lớn và cường độ dòng điện I càng nhỏ.

- R là đại lượng đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của vật dẫn và được gọi là điện trở.

- Điện trở của dây dẫn kí hiệu là R và đo bằng ohm (ôm), kí hiệu là Ω.

- Trong công thức (23.1), hiệu điện thế U đo bằng vôn, cường độ dòng điện I đo bằng ampe. 1Ω = 1V/1A.

- Một số bội số của ohm: 1 ΚΩ = 1,000 Ω và 1 ΜΩ = 1,000 ΚΩ = 1,000,000 Ω.

2. Đường đặc trưng vôn – ampe

- Đường đặc trưng vôn - ampe là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa hiệu điện thế đặt vào và dòng điện chạy qua linh kiện.

- Bảng 23.2 là kết quả thí nghiệm cho hai điện trở R1 và R2. Từ bảng số liệu, ta vẽ được đường đặc trưng vốn - ampe của R1 và R2 như Hình 23.2.

- Đường đặc trưng vốn - ampe của một điện trở là hàm bậc nhất xuất phát từ gốc toạ độ và có công thức I = kU, với k = 1/R là độ dẫn điện.

- Trong trường hợp đơn giản nhất là đặc trưng vôn - ampe của một điện trở R, đường đặc trưng là đường thẳng đi qua gốc toạ độ, có độ dốc càng lớn khi R càng nhỏ (Hình 23.3).

II. Định luật Ohm

- Định luật Ohm là mối quan hệ giữa hiệu điện thế U, cường độ dòng điện I và điện trở R của vật dẫn kim loại, được xác định bởi Georg Simon Ohm.

- Định luật Ohm phát biểu như sau: cường độ dòng điện I tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U và tỉ lệ nghịch với điện trở R của vật dẫn.

- Biểu thức: I = U/R, trong đó I đo bằng ampe (A), U đo bằng vôn (V) và R đo bằng ohm (Ω).

III. Nguyên nhân gây ra điện trở và ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

1. Nguyên nhân gây ra điện trở trong vật dẫn kim loại

- Trong kim loại, electron hoá trị bị mất và thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau để tạo thành mạng tinh thể kim loại.

- Nhiệt độ cao gây dao động nhiệt mạnh, phá vỡ trật tự của mạng tinh thể.

- Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, gây ra điện trở của kim loại (Hình 23.4).

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

a) Điện trở của đèn sợi đốt

- Dòng điện chạy qua điện trở làm nóng nó. Hiệu ứng đốt nóng xảy ra khi electron va chạm với các nguyên tử, làm dao động nhanh hơn và tạo ra nhiệt độ cao hơn.

- Dòng điện chạy qua dây tóc của bóng đèn sinh nhiệt, làm dây tóc nóng lên và thay đổi điện trở. Khi U/I tăng, đường đặc trưng bắt đầu cong, cho thấy điện trở tăng lên.

- Điện trở của dây tóc bóng đèn phụ thuộc vào nhiệt độ và được xác định bởi đường đặc trưng vôn-ampe (Hình 23.5).

b) Điện trở nhiệt

- Điện trở nhiệt (thermistor) là linh kiện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt theo nhiệt độ. Điện trở nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật điện tử, làm cảm biến nhiệt (Hình 23.6).

- Để khảo sát sự phụ thuộc của nhiệt điện trở NTC (Negative Temperature Confficent) vào nhiệt độ người ta làm thí nghiệm như sau:

+ Bố trí thí nghiệm như Hình 23.7.

+ Đặt nhiệt điện trở vào giữa bình, đặt nhiệt kế vào trong bình, cạnh nhiệt điện trở.

+ Đổ nước mát vào bình cách nhiệt. Sau khoảng 2 phút, đo nhiệt độ của nước và điện trở của nhiệt điện trở.

+ Tăng nhiệt độ của nước trong bình bằng cách thêm từ từ nước sôi vào nước trong bình. Chờ nhiệt độ của nước trong bình ổn định. Đo nhiệt độ của nước và điện trở của nhiệt điện trở.

+ Lặp lại thao tác để đo nhiệt độ và điện trở của nhiệt điện trở ở các nhiệt độ khác.

+ Kết quả thí nghiệm thu được như trong Bảng 23.3.

- Ngoài nhiệt điện trở NTC, trong thực tế còn có loại nhiệt điện trở PTC (Positive Temperature Coefficient). Điện trở của nhiệt điện trở PTC tăng khi nhiệt độ tăng.

- Điện trở nhiệt là linh kiện có điện trở thay đổi theo nhiệt độ, được sử dụng làm cảm biến nhiệt trong kĩ thuật điện tử (Hình 23.6).

- Để khảo sát sự phụ thuộc của nhiệt điện trở NTC vào nhiệt độ, ta thực hiện thí nghiệm bố trí như Hình 23.7. Sau đó, tăng nhiệt độ của nước trong bình và đo nhiệt độ và điện trở của nhiệt điện trở.

- Từ số liệu trong Bảng 23.3, ta vẽ được đường đặc trưng vôn-ampe của điện trở nhiệt NTC như Hình 23.8.

- Loại nhiệt điện trở PTC cũng tồn tại và có điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.

Sơ đồ tư duy về “Điện trở. Định luật Ôm”

Xem thêm các lời giải SBT Vật lí 11 bộ sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài tập cuối chương 3 trang 47

Bài 22: Cường độ dòng điện

Bài 24: Nguồn điện

Bài 25: Năng lượng và công suất điện

Bài tập cuối chương 4 trang 64