Tài liệu Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Chọn gốc điện thế được HOC247 biên tập và tổng hợp giúp các em rèn luyện kĩ năng giải bài tập môn Vật Lý 9 góp phần chuẩn bị thật tốt cho kì thi học kỳ năm 2020-2021 sắp tới. Hi vọng tài liệu này sẽ có ích cho các em và là tài liệu giảng dạy có ích cho quý thầy cô. Mời các em và các quý thầy cô cùng theo dõi.
GIẢI MẠCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÚT – CHỌN GỐC ĐIỆN THẾ
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Bước 1: Chọn chiều dòng điện trong mạch
Bước 2: Lập phương trình về cường độ dòng điện tại các nút (Nút C và D)
Bước 3: Dùng định luật ôm, biến đổi các phương trình về VC, VD theo VA, VB
Bước 4: Chọn VB = 0 ⇒ VA = UAB
Bước 5: Giải hệ phương trình để tìm VC, VD theo VA rồi suy ra U1, U2, U3, U4, U5
Bước 6: Tính các đại lượng dòng điện rồi so sánh với chiều dòng điện đã chọn ở bước 1.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Cho mạch điện như hình vẽ. Biết: R1 = R3 = R4 = 2 Ω; R6 = 3,2 Ω; R2 là giá trị phần điện trở tham gia vào mạch của biến trở. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch không đổi U = 60 V.
a) Điều chỉnh R2 sao cho dòng điện đi qua điện trở R5 bằng không. Tính R2 lúc đó và dòng điện qua các điện trở.
b) Khi R2 = 10 Ω, dòng điện qua R5 là 2 A. Tính R5.
Giải
a) Gọi I1, I2, I3, I4, I5, I lần lượt là dòng điện qua các điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6.
- Khi dòng điện qua R5 là I5 = 0 thì U5 = 0. Mạch cầu cân bằng.
- Do đó:
R1/R2 = R3/R4 = 1=> R2 = 2Ω
- Điện trở tương đương của mạch điện :
Rtd = R13.R24 = (R13+R24) + R6 = 5,2Ω
- Dòng điện qua R6:
I = U/Rtd = 11,54 A
- Dòng điện qua các điện trở :
R13 = R24
⇒ I1 = I3 = I2 = I4 = I/2 = 5,77 (A)
b) Giả sử dòng điện đi qua R5 có chiều từ C → D.
Tại nút C: I3 = I1 – I5 = I1 - 2 (1)
Tại nút D: I4 = I2 + I5 = I2 + 2 (2)
- Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB:
UAB = U1 + U3 = U2 + U4
→ R1.I1 + R3.I3 = R2.I2 + R4.I4 (3)
- Thế (1), (2) vào (3) :
UAB = 2I1 + 2(I1 - 2) = 10I2 + 2(I2 + 2) (4)
⇒ 4I1 = 12I2 + 8
⇒ I1 = 3I2 + 2 (5)
- Mặt khác: U = UAB + U6 = UAB + R6.(I1 + I2) (6)
- Thế (4), (5) vào (6) ta có: 60 = 10I2 + 2.(I2 + 2) + 3,2.(4I2 + 2)
=> I2 = 49,6/24,8 = 2A
- Thay I2 vào (5), ta có: I1 = 3.2 + 2 = 8 (A)
- Hiệu điện thế hai đầu R5 là :
U5 = UCD = -UAC + UAD = -I1R1 + I2R2 = -8.2 + 10.2 = 4 (V).
Vậy: R5 = U5/I5 = 2Ω
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết: U = 12 V, R1 = 15 Ω, R2 = 10Ω, R3 = 12Ω; R4 là biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế và của dây nối.
a) Điều chỉnh cho R4 = 8Ω. Tính cường độ dòng điện qua ampe kế.
b) Điều chỉnh R4 sao cho dòng điện qua ampe kế có chiều từ M đến N và có cường độ là 0,2 A. Tính giá trị của R4 tham gia vào mạch điện lúc đó.
Đáp án:
a) Mạch cầu cân bằng ⇒ IA = 0
b) Tại nút M: R4 = 4Ω
Bài 2: Cho mạch điện như hình bên:
Trong đó: U = 12V; R1 = 6Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω; R4 = 6 Ω
a) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.
b) Nối M và N bằng một vôn kế V (có điện trở rất lớn) thì vôn kế chỉ bao nhiêu cực dương của vôn kế nối với điểm nào?
c) Nối M và N bằng một Am pe kế A có điện trở không đáng kể thì ampe kế chỉ bao nhiêu?
Đáp án:
a) Cường độ dòng điện qua nhánh R1-R3 và nhánh R2-R4: 2/3A và 1A
Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1: UAM = 4V
Hiệu điện thế hai đầu điện trở R3: UMB = 8V
Hiệu điện thế hai đầu điện trở R2: UAN = 6V
Hiệu điện thế hai đầu điện trở R4: UNB = 6V
b) Vôn kế chỉ 2V và UMN = 2V > 0
Nên cực dương của vôn kế mắc vào điểm M.
c) Khi nối M và N bằng ampe kế A có điện trở rất nhỏ thì có thể chập M với N.
Ampe kế chỉ 0,29A và chiều dòng điện qua ampe kế đi theo chiều từ M đến N.
...
------(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập để xem online hoặc tải về máy)------
Trên đây là một phần trích dẫn nội dung tài liệu Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Chọn gốc điện thế môn Vật Lý 9 năm 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tập tốt !
