Bộ nguồn gồm 3 nguồn giống nhau; mỗi nguồn có suất điện động bằng \(6V\), điện trở trong bằng \(0,2\Omega \). Mạch ngoài gồm bóng đèn sợi đốt loại \(6V - 9W\), bình điện phân dung dịch \(CuS{O_4}\), cực dương làm bằng đồng có điện trở \({R_P} = 6\Omega \), \({R_b}\) là biến trở.

1. Điều chỉnh để biến trở \({R_b} = 9\Omega \). Tính:

a. Cường độ dòng điện trong mạch chính.

b. Khối lượng đồng bám vào catot sau \(1\) giờ \(20\) phút (cho biết đối với đồng \(A = 64g/mol\), \(n = 2\))

c. Đèn sáng như thế nào? Vì sao?

2. Tìm \({R_b}\) để công suất tỏa nhiệt trên biến trở đạt giá trị lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất đó.

Theo dõi Vi phạm

Vật lý 11 Bài 24 Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 24 Giải bài tập Vật lý 11 Bài 24

Trả lời (1)

Ta có:

+ Hiệu điện thế định mức của đèn và công suất định mức của đèn: \(\left\{ \begin{array}{l}{U_{dm}} = 6V\\{P_{dm}} = 9W\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow \) Điện trở của đèn: \({R_D} = \dfrac{{U_{dm}^2}}{{{P_{dm}}}} = \dfrac{{{6^2}}}{9} = 4\Omega \)

+ Mạch gồm 3 nguồn mắc nối tiếp với nhau

\( \Rightarrow \) Suất điện động của bộ nguồn: \({\xi _b} = 3\xi = 3.6 = 18V\)

Điện trở trong của bộ nguồn: \({r_b} = 3r = 3.0,2 = 0,6\Omega \)

1.

a)

Ta có: \(\left[ {{R_D}//{R_P}} \right]ntR{ & _b}\)

\({R_{AB}} = \dfrac{{{R_D}{R_P}}}{{{R_D} + {R_P}}} = \dfrac{{4.6}}{{4 + 6}} = 2,4\Omega \)

Điện trở tương đương mạch ngoài: \({R_N} = {R_{AB}} + {R_b} = 2,4 + 9 = 11,4\Omega \)

Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính: \(I = \dfrac{{{\xi _b}}}{{{R_N} + {r_b}}} = \dfrac{{18}}{{11,4 + 0,6}} = 1,5A\)

b)

Ta có: \({U_{AB}} = I.{R_{AB}} = 1,5.2,4 = 3,6V\)

Cường độ dòng điện qua bình điện phân: \({I_P} = \dfrac{{{U_P}}}{{{R_P}}} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{{R_P}}} = \dfrac{{3,6}}{6} = 0,6A\)

Khối lượng đồng bám vào catot sau thời gian \(t = 1h20' = 4800s\) là:

\(m = \dfrac{1}{F}\dfrac{A}{n}{I_P}t = \dfrac{1}{{96500}}\dfrac{{64}}{2}.0,6.4800 = 0,955g\)

c)

Cường độ dòng điện chạy qua đèn: \({I_D} = \dfrac{{{U_D}}}{{{R_D}}} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{{R_D}}} = \dfrac{{3,6}}{4} = 0,9A\)

Ta có, cường độ dòng điện định mức của đèn: \({I_{dm}} = \dfrac{{{P_{dm}}}}{{{U_{dm}}}} = \dfrac{9}{6} = 1,5A\)

Nhận thấy \({I_D} < {I_{dm}} \Rightarrow \) Đèn sáng yếu hơn bình thường.

2.

+ Điện trở tương đương mạch ngoài: \({R_N} = {R_{AB}} + {R_b} = 2,4 + {R_b}\)

Cường độ dòng điện qua mạch: \(I = \dfrac{{{\xi _b}}}{{{R_N} + {r_b}}} = \dfrac{{18}}{{2,4 + {R_b} + 0,6}} = \dfrac{{18}}{{3 + {R_b}}}\)

Công suất tỏa nhiệt trên biến trở: \(P = {I^2}{R_b} = \dfrac{{{{18}^2}}}{{{{\left( {3 + {R_b}} \right)}^2}}}{R_b} = \dfrac{{324}}{{{{\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right)}^2}}}\)

Công suất \(P\)cực đại khi \({\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right)^2}_{\min }\)

Ta có: \(\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right) \ge 2\sqrt 3 \)

\({\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right)^2}_{\min } = 12\) khi \(\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} = \sqrt {{R_b}} \Rightarrow {R_b} = 3\Omega \)

Khi đó: \({P_{max}} = \dfrac{{324}}{{12}} = 27W\)

bởi Trần Hoàng Mai 10/03/2022

Like (0) Báo cáo sai phạm