Lý thuyết Ghép các nguồn điện thành bộ hay, chi tiết nhất - Vật Lí lớp 11

Lý thuyết Ghép các nguồn điện thành bộ hay, chi tiết nhất

Tài liệu Lý thuyết Ghép các nguồn điện thành bộ hay, chi tiết nhất Vật Lí lớp 11 sẽ tóm tắt kiến thức trọng tâm về Ghép các nguồn điện thành bộ từ đó giúp học sinh ôn tập để nắm vứng kiến thức môn Vật Lí lớp 11.

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Đoạn mạch chứa nguồn điện (nguồn phát điện)

• Đoạn mạch có chứa nguồn điện (nguồn phát), dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới cực âm.

Chú ý: chiều tính hiệu điện thế U_AB là từ A đến B: Nếu đi theo chiều này mà gặp cực dương của nguồn điện trước thì E lấy giá trị dương, dòng điện có chiều từ B đến A ngược với chiều tính hiệu điện thế thì tổng độ giảm điện thế I(R + r) được lấy với giá trị âm.

2. Ghép các nguồn điện thành bộ:

• Bộ nguồn nối tiếp:

Trường hợp riêng: nếu có n nguồn có suất điện động E và điện trở trong r ghép nối tiếp thì bộ nguồn có:

• Bộ nguồn song song:

Nếu có n nguồn giống nhau mỗi nguồn có suất điện động E và điện trở trong r ghép song song thì :

• Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng:

Nếu có n dãy nguồn, mỗi dãy gồm m nguồn mỗi nguồn có suất điện động E, điện trở trong r ghép nối tiếp thì :

B. Kỹ năng giải bài tập

Áp dụng các công thức:

- Đoạn mạch có chứa nguồn: U_AB = E - I(r + R)

- Ghép các nguồn nối tiếp: E_b = nE; r_b = nr

- Ghép các nguồn song song: E_b = E; r₀ = r / n

C. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Hai nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động là 2V, điện trở trong là 1Ω, 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. 1,5Ω.              B. 1Ω.

C. 2Ω.              D. 3Ω.

Hướng dẫn:

Chọn A.

Suất điện động của bộ nguồn: E_b = E = 2V

Điện trở trong của bộ nguồn:

Cường độ dòng điện đi qua R là

⇔ R + 0,5 = 2 ⇔ R = 1,5Ω

Câu 2: Có 8 nguồn cùng loại với cùng suất điện động E = 2V và điện trở trong r = 1Ω. Mắc các nguồn thành bộ hỗn hợp đối xứng gồm hai dãy song song. Suất điện động E_b và điện trở trong r_b của bộ này bằng

A. E_b = 4V, r_b = 2Ω.              B. E_b = 6V, r_b = 4Ω.

C. E_b = 6V, r_b = 1Ω.              D. E_b = 8V, r_b = 2Ω.

Hướng dẫn:

Chọn D.

Mắc 8 nguồn thành 2 dãy song song ⇒ mỗi dãy có 4 nguồn.

Suất điện động của bộ nguồn: E_b = 4E = 8V

Điện trở trong của bộ nguồn: r_b = 4r /2 = 2Ω

Câu 3: Có một số nguồn giống nhau mắc nối tiếp vào mạch mạch ngoài có điện trở R = 10Ω. Nếu dùng 6 nguồn này thì cường độ dòng điện trong mạch là 3A. Nếu dùng 12 nguồn thì cường độ dòng điện trong mạch là 5A. Tính suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn.

A. E = 6,25V, r = 5/12Ω.              B. E = 6,25V, r = 1,2Ω.

C. E = 12,5V, r = 5/12Ω.              D. E = 12,5V, r = 1,2Ω.

Hướng dẫn:

Chọn A.

- Nếu dùng 6 nguồn mắc nối tiếp:

Suất điện động của bộ nguồn E_b = 6E

Điện trở trong của bộ nguồn: r_b = 6r

Cường độ dòng điện trong mạch

- Nếu dùng 12 nguồn mắc nối tiếp:

Suất điện động của bộ nguồn E_b = 12E

Điện trở trong của bộ nguồn: r_b = 12r

Cường độ dòng điện trong mạch

Từ (1) và (2) ta có: E = 6,25V, r = 5/12Ω.

Câu 4: Một Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó ξ₁ = ξ₂ = 12V, r = 2Ω, R₁ = 3Ω, R₂ = 8Ω. Cường độ dòng điện chạy trong mạch

A. 1A.              B. 3A

C. 1,5A              D. 2A

Hướng dẫn:

Chọn A.

Bộ nguồn có: ξ_b = ξ₁ = 12V; r_b = 1V

Điện trở ở mạch ngoài: R = R₁ + R₂ = 3 + 8 = 11 V

Vậy cường độ dòng điện chạy qua mạch là:

Câu 5: Có ba pin giống nhau, Mỗi pin có suất điện động E và điện trở trong r. Suất điện động và điện trở trong của bộ pin ghép song song là

A. E và r/3.              B. 3E và 3r.

C. 2E và 3r/2.              D. E và r/2.

Hướng dẫn:

3 pin ghép song song

Câu 6: Có bốn nguồn giống nhau mắc nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động E và điện trở trong r. Khi đó suất điện động và điện trở trong bộ nguồn này là

A. E, r.              B. 2E, 2r.

C. 4E, r/4.              D. 4E, 4r.

Hướng dẫn:

Chọn D.

4 nguồn mắc nối tiếp ⇒ E_b = 4E và r_b = 4r.

Câu 7: Có 24 nguồn điện giống nhau, suất điện động và điện trở trong của mỗi nguồn là E = 1,5V và r = 0,5Ω, mắc hỗn hợp đối xứng thành bốn dãy song song với nhau ( mỗi dãy có sáu nguồn điện mắc nối tiếp). Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

A. 6V và 0,75Ω.              B. 9V và 1,5Ω.

C. 6V và 1,5Ω.              D. 9V và 0,75Ω.

Hướng dẫn:

Chọn D.

4 dãy mỗi dãy có 6 nguồn điện mắc nối tiếp ⇒ E_b = 6E = 6. 1,5 = 9V

và

Câu 8: Có 12 pin giống nhau, mỗi pin có E = 1,5V, r = 0,2Ω mắc thành y dãy song song mỗi dãy có x pin ghép nối tiếp. Mạch ngoài có R = 0,6Ω. Giá trị của x và y để dòng điện qua R lớn nhất.

A. x = 6, y = 2.             B. x = 3, y = 4.

C. x = 4, y = 3.             D. x = 1, y = 12.

Hướng dẫn:

Chọn A.

Ta có suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn là:

E_b = xE = 1,5x;

Cường độ dòng điện qua R là

Lại có xy = 12 (1).

Mà (x + 3y)_min ⇔ x = 3y (BĐT cauchy). (2)

Từ (1), (2) ⇒ x = 6; y = 2.

Câu 9: Một bộ nguồn gồm 36 pin giống nhau ghép hỗn hợp thành n hàng (dãy), mỗi hàng gồm m pin ghép nối tiếp, suất điện động mỗi pin x = 12V, điện trở trong r = 2Ω. Mạch ngoài có hiệu điện thế U = 120V và công suất P = 360 W. Khi đó m, n bằng

A. n = 12; m = 3.              B. n = 3; m = 12.

C. n = 4; m = 9.              D. n = 9; m = 4.

Hướng dẫn:

Chọn B.

Ta có

Cường độ dòng điện trong mạch là

Lại có: mn = 36 ⇒ n = 3 và m = 12

Câu 10: Cần dùng bao nhiêu pin 4,5V-1Ω mắc theo kiểu hỗn hợp để thắp cho bóng đèn 8V-8W sáng bình thường ?

A. 4              B. 5

C. 6              D. 7

Hướng dẫn:

Chọn C.

Điện trở đèn

Giả sử pin mắc thành n dãy song song mỗi dãy có m nguồn ghép nối tiếp.

Cường độ dòng điện đi qua mạch để đèn sáng bình thường là:

Thay vào (1) ta có:

Vì p dương nên m > 16/9 hay m > 1.

⇔ m ≥ 4,5m - 8 ⇔ m ≤ 2,3

Suy ra m = 2, n = 2 ⇒ có 4 pin.