Giải vở bài tập Vật Lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp

---

Giải vở bài tập Vật Lí lớp 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp

Nhằm mục đích giúp học sinh dễ dàng làm bài tập về nhà trong Vở bài tập Vật Lí lớp 9, chúng tôi biên soạn giải vở bài tập Vật Lí lớp 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp hay nhất, ngắn gọn bám sát nội dung sách Vở bài tập Vật Lí 9.

A - Học theo SGK

I - CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ TRONG ĐOẠN MẠCH MẮC NỐI TIẾP

1. Nhớ lại kiến thức lớp 7

Đoạn mạch gồm hai bóng đèn mắc nối tiếp :

- Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm I = I₁ = I₂

- Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hai hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần U = U₁ + U₂

2. Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp

C1. Điện trở R₁, R₂ và Ampe kế được mắc nối tiếp với nhau

C2.

Trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm.

→ I = I_R1 = I_R2

Ta có:

, từ hệ thức này suy ra

II - ĐIỆN TRỞ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP

1. Điện trở tương đương của một đoạn mạch gồm các điện trở là điện trở có thể thay thế cho đoạn mạch này, sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước.

2. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp

C3 Chứng minh R_tđ = R₁ + R₂:

Ta có: U = U₁ + U₂ = I₁.R₁ + I₂.R₂ = I.(R₁ + R₂) ( vì I = I₁ = I₂, tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp)

Mà U = I.R_td → I.(R₁ + R₂) = I.R_tđ

Chia hai vế cho I ta được R_td = R₁ + R₂   (đpcm).

3. Thí nghiệm kiểm tra

- Khi hai điện trở mắc nối tiếp thì I_AB= 0,5 A

- Khi thay hai điện trở đó bằng một điện trở tương đương I’_AB = 0,5 A

So sánh: Cường độ dòng điện trong hai trường hợp là bằng nhau

4. Kết luận

Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp có điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần R_tđ = R₁ + R₂

Chú ý: Các điện trở và bóng đèn dây tóc có thể được mắc nối tiếp với nhau khi chúng chịu được cùng một cường độ dòng điện không vượt quá một giá trị xác định. Gía trị xác định đó gọi là cường độ dòng điện định mức. Các dụng cụ dùng điện sẽ hoạt động bình thường khi chúng có cường dộ dòng điện chạy qua bằng cường độ dòng điện định mức.

III - VẬN DỤNG

C4

   + Khi công tắc K mở, hai đèn không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua đèn.

   + Khi công tắc K đóng, cầu chì bị đứt, hai đèn không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chặy qua chúng.

   + Khi công tắc K đóng, dây tóc bóng đèn Đ₁ bị đứt thì đèn Đ₂ không hoạt động vì mạch hở, không có dòng điện chạy qua nó.

C5:

   + Đoạn mạch gồm R₁ nối tiếp R₂ có R_tđ = 20 + 20 = 40 Ω

   + Đoạn mạch gồm R₁ nối tiếp R₂ nối tiếp R₃ có R_tđ = 20 + 20 + 20 = 60 Ω

Chú ý : Khi có ba điện trở mắc nối tiếp thì điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng các điện trở thành phần.

Nếu có 3 điện trở bằng nhau mắc nối tiếp thì R_tđ = 3.R

B - Giải bài tập

1. Bài tập trong SBT

I –BÀI TẬP TRONG SÁCH BÀI TẬP

Câu 4.1 trang 12 Vở bài tập Vật Lí 9: a) Sơ đồ mạch điện hình 4.1

b) Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là

Cách 1: Vì R₁ và R₂ ghép nối tiếp nên I₁ = I₂ = I = 0,2 A, U_AB = U₁ + U₂

→ U₁ = I.R₁ = 1V; U₂ = I. R₂ = 1V; → UAB = U₁ + U₂ = 1 + 2 = 3V

Cách 2:

Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R_tđ = R₁ + R₂ = 5 + 10 = 15 Ω

Hiệu điện thế của đoạn mạch AB: U_AB = I.R_td = 0,2.15 = 3V

Câu 4.2 trang 12 Vở bài tập Vật Lí 9:

a) Cường độ dòng điện chạy qua điện trở đó là: I = U/R = 12/10 = 1,2 A

b) Muốn ampe kế chỉ đúng giá trị cường độ dòng điện đã tính được thì ampe kế phải có điều kiện sau: điện trở của ampe kế phải bằng 0 vì điện trở mắc nối tiếp với ampe kế.

Câu 4.3 trang 12 Vở bài tập Vật Lí 9:

a) Số chỉ của ampe kế là: I = U/(R_tđ) = 12/(20 + 10) = 0,4 A

   Số chỉ của vôn kế là: U₁ = I.R₁ = 0,4.10 = 4V

b) Chỉ với hai điện trở trên đây, hai cách làm tăng cường độ dòng điện trong mạch lên gấp 3 lần

Cách 1: Giữ nguyên hai điện trở mắc nối tiếp nhưng tăng hiệu điện thế của đoạn mạch lên gấp 3 lần: U’_AB = 3 U_AB = 3.12 = 36 V

Cách 2: Giảm điện trở tương đương của toàn mạch đi 3 lần bằng cách chỉ mắc điện trở R₁ = 10 Ω ở trong mạch, giữ hiệu điện thế như ban đầu.

Khi đó R’_tđ = R₁ = 10 Ω →

Câu 4.4 trang 13 Vở bài tập Vật Lí 9:

a) Số chỉ của ampe kế là:

b) Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch là: U_AB = I_Rtđ = I(R₁ + R₂) = 0,2.20 = 4V

Câu 4.5 trang 13 Vở bài tập Vật Lí 9:

Muốn dòng điện chạy qua đoạn mạch có cường độ bằng 0,4A, có thể mắc ba điện trở này vào mạch theo những cách sau:

Cách 1 (hình 4.2a): chỉ mắc điện trở R = 30 Ω trong đoạn mạch

Cách 2 (hình 4.2b): mắc hai điện trở R₁ = 10 Ω và R₂ = 20 Ω nối tiếp nhau trong đoạn mạch.

Sơ đồ các cách mắc:

Câu 4.6 trang 13 Vở bài tập Vật Lí 9:

Chọn C

Khi R₁, R₂ mắc nối tiếp thì dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ. Do đó đoạn mạch này chỉ chịu được cường độ dòng điện tối đa là: I_max = I_2max = 1,5 A.

Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R = R₁ + R₂ = 20 + 40 = 60 Ω

Vậy hiệu điện thế tôi đa là: U_max = I_max . R = 1,5.60 = 90 V.

Câu 4.7 trang 13 Vở bài tập Vật Lí 9:

a. Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

R_tđ = R₁ + R₂ + R₃ = 5 + 10 + 15 = 30 Ω

b. Ta có: I = U:R = 12:30 = 0,4 A

Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở:

U₁ = I_R1 = 0,4 .5 = 2 V

U = I_R2 = 0,4 .10 = 4 V

U₃ = I_R3 = 0,4 . 15 = 6 V

2. Bài tập tương tự

Câu 4a trang 13 Vở bài tập Vật Lí 9: Cho 3 điện trở R₁ = 10 Ω; R₂ = 15 Ω; R₃ = 5 Ω. Có thể mắc ba điện trở này thành các mạch điện như thế nào để khi đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế U = 12 V thì I = 0,8 A ?

Tóm tắt :

R₁ = 10 Ω; R₂ = 15Ω; R₃ = 5 Ω

U = 12V, I = 0,8 A

Có bao nhiêu cách mắc? vẽ sơ đồ

Lời giải:

R_tđ = U : I = 12 : 0,8 = 15 Ω

Các cách mắc như sau:

Cách 1: mắc một mình điện trở R₂ vào đoạn mạch.

Cách 2: mắc điện trở R₁ = 10 Ω nối tiếp R₃ = 5Ω vào đoạn mạch

Vẽ sơ đồ các cách mắc vào hình 4.3.

Câu 4b trang 14 Vở bài tập Vật Lí 9: Điền các từ hay cụm từ thích hợp vào chỗ trống trong câu sau:

Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở R₁ và R₂ mắc nối tiếp, nếu hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở tương ứng là U₁ và U₂ thì các hiệu điện thế này tỉ lệ thuận với điện trở R₁, R₂