Cách bài tập Tìm số chỉ của Ampe kế và Vôn kế hay, chi tiết - Vật Lí lớp 11

---

Cách bài tập Tìm số chỉ của Ampe kế và Vôn kế hay, chi tiết

Với Cách bài tập Tìm số chỉ của Ampe kế và Vôn kế hay, chi tiết Vật Lí lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Tìm số chỉ của Ampe kế và Vôn kế từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 11.

A. Phương pháp & Ví dụ

- Ampe kế mắc nối tiếp với điện trở R, để đo dòng điện chạy qua nó, số chỉ của ampe kế là cường độ dòng điện chạy qua R.

- Vôn kế mắc song song với điện trở R, để đo hiệu điện thế hai đầu điện trở R, số chỉ của vô kế là hiệu điện thế hai đầu R.

Lưu ý:

    + Nếu điện trở của vôn kế không phải rất lớn (bằng vô cùng) thì dòng điện vẫn chạy qua vôn kế V nên không thể bỏ đoạn mạch chứa vôn kế được.

    + Nếu ampe kế có điện trở đáng kể thì xem ampe kế như một điện trở.

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. Trong đó các điện trở R₁ = 2Ω, R₂ = 3Ω, R₃ = 6Ω, các ampe kế có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch U_AB = 6V. Tìm số chỉ của các ampe kế.

Hướng dẫn:

Gọi C là giao điểm của (R₂, R₃), D là giao điểm của (R₁, R₂)

Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên:

    + A và C có cùng điện thế → chập C và A lại.

    + B và D có cùng điện thế → chập D và B lại.

Mạch điện được vẽ lại như sau:

Ta có: (R₁ // R₂ // R₃)

Số chỉ ampe kế 1: I = I₁ + I_A1 ⇒ I_A1 = I - I₁ = 3A

Số chỉ ampe kế 2: I₃ + I_A2 = I ⇒ I_A2 = I - I₃ = 5A

Ví dụ 2: Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. Trong đó các điện trở R₁ = 40Ω, R₂ = 40Ω, R₃ = 30Ω, R₄ = 40Ω, ampe kế có điện trở không đáng kể, cường độ dòng điện chạy trong mạch chính I = 1,2 A. Tìm số chỉ của các ampe kế và cường độ dòng điện qua mỗi trở.

Hướng dẫn:

Gọi C là giao điểm của (R₂, R₃); D là giao điểm của (R₁, R₂)

Vì các ampe kế có điện trở không đáng kể nên:

    + A và C có cùng điện thế → chập C và A lại.

    + B và D có cùng điện thế → chập D và B lại.

Mạch điện được vẽ lại như sau:

Ta có: [(R₁ // R₂)] // R₃

⇒ U = I.R_AB = 1,2.20 = 24V

Mà I = I₁₂₄ + I₃ ⇒ I₁₂₄ = I - I₃ = 1,2 - 0,8 = 0,4A = I₄ = I₁₂

u₁₂ = I₁₂.R₁₂ = 0,4.20 = 8V

Để tìm số chỉ ampe kế ta dựa vào mạch ban đầu: I = I₁ + I_A ⇒ I_A = I - I₁ = 1,2 - 0,2 = 1A

Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ. R₁ = 12Ω, R₂ = 6Ω, R₃ = R₄ = 4Ω, U_AB = 18V. Biết điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. Tìm số chỉ của các ampe kế.

Hướng dẫn:

Gọi C là giao điểm của (R₂, R₃), D là giao điểm của (R₁, R₂), E là giao điểm của (R₁, R₄, A1). Vì E và C có cùng điện thế → chập C và E lại, B và D có cùng điện thế → chập D và B lại.

Mạch điện được vẽ lại như sau:

Ta có: [R₄ nt (R₁ // R₂ // R₃)]

⇒ R₁₂₃ = 2Ω ⇒ R_AB = R₄ + R₁₂₃ = 6Ω

⇒ U₄ = I₄.R₄ = 3.4 = 12V ⇒ U₁₂₃ = U - U₄ = 6V

Số chỉ ampe kế 1: I₄ = I₁ + I_A1 ⇒ I_A1 = I₄ - I₄ = 2,5A

Số chỉ ampe kế 2: I₃ + I_A2 = I ⇒ I_A2 = I - I₃ = 1,5A

Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ. R₁ = R₂ = 8Ω, R₃ = 12Ω, R₄ = 24Ω, R₅ = 1,2Ω, RA = 0, U_AB = 24V. Tính:

a. Điện trở tương đương của đoạn mạch.

b. Cường độ dòng điện qua các điện trở.

c. Số chỉ ampe kế.

Hướng dẫn:

Gọi C là giao điểm của (R₁, R₂), D là giao điểm của (R₃, R₄)

Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên C và D có cùng điện thế → chập C và D lại.

Mạch điện được vẽ lại như sau:

a. Ta có: [(R₁ // R₃) nt (R₂ // R₄)] nt R₅

→ R = R₁₃ + R₂₄ + R₅ = 4,8 + 6 + 1,2 = 12Ω

b.

⇒ I₁₃ = I₂₄ = I₅ = I = 2A

Cường độ dòng điện qua R₁ và R₃:

Cường độ dòng điện qua R₂ và R₄:

c. Giả sử chiều dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D (như hình vẽ). Khi đó tại nút C ta có: I₁ = I_A + I₂ ⇒ I_A = I₁ - I₂ = 1,2 - 1,5 = -0,3A . Dấu " - " chứng chỏ rằng: dòng điện phải chạy từ D đến C và số chỉ của ampe kế là 0,3A.

Ví dụ 5:Cho mạch điện như hình vẽ: trong đó R₁ = 8Ω, R₂ = 12Ω, R₃ = 3Ω, R₅ = 4Ω. R₄ là biến trở. Biết U_AB = 34V và RV rất lớn.

1. Với R₄ = 3Ω. Tính:

a. R_AB.

b. Cường độ dòng điện ở mạch chính.

c. Số chỉ vôn kế. Cực dương Vôn kế phải nối với điểm nào?

2. Điều chỉnh R₄ để (V) chỉ 0V. Tính R₄.

Hướng dẫn:

Vì vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện không chạy qua vôn kế. Mạch điện được vẽ lại như sau:

1. Với R₄ = 3Ω.

a) Ta có: R₅ nt [(R₁ nt R₂) // (R₃ nt R₄) ]

R₁₂ = R₁ + R₂ = 18Ω, R₃₄ = R₃ + R₄ = 6Ω

→ R = R₅ + R₁₂₃₄ = 4 + 4,5 = 8,5Ω

b. Cường độ dòng điện trong mạch chính:

c. I₅ = I₁₂₃₄ = I = 4A → U₅ = I₅.R₅ = 4.4 = 16V ⇒ U₁₂₃₄ = U - u₅ = 18V

Từ hình vẽ ta có: U_MN = U_MC + U_CN = -R₁I₁ + R₃I₃ = -6.1 + 3.3 = 3V

Mà: nên cực dương của (V) mắc với M và cực âm mắc với N.

2. Điều chỉnh R₄ để (V) chỉ 0V

Ta có: U_MN = U_MC + U_CN = – U_CM + U_CN = 0 ⇒ U_CM = U_CN ⇔ I₁R₁ = I₃R₃ (1)

Mặt khác: U_MN = U_MB + U_BN = U_MB – U_NB = 0 ⇒ U_MB = U_NB ⇔ I₁R₂ = I₃R₄ (2)

Lấy (1) chia (2) ta được: : mạch cầu cân bằng.

Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ. R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = R₅ = 10Ω, U_AB = 30V, RA = 0. Tìm:

a. R_AB.

b. Cường độ dòng điện qua các điện trở.

c. Số chỉ Ampe kế

Hướng dẫn:

Gọi C là giao điểm của (R₂, R₄, R₅), D là giao điểm của (R₁, R₃, R₄)

Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên B và C có cùng điện thế → chập C và B lại (dòng điện không chạy qua R₅ nên I₅ = 0) . Mạch điện được vẽ lại như sau:

a) Ta có: [(R₃ // R₄) nt R₁] // R₂

b)

     + Ta có U₁₃₄ = U₂ = U_AB = 30V

    + Dòng điện chạy qua đoạn R₂:

    + Dòng điện chạy qua đoạn R₁ – R₃₄:

Lại có: I₁ = I₃₄ = I₁₃₄ = 2A nên: U₃₄ = U_AB – U₁ = U_AB – I₁R₁ = 30 – 2.10 = 10V

Vì U₃ = U₄ = U₃₄0 = 10V, mà R₃ = R₄ = 10Ω

c) Để tìm số chỉ ampe kế A ta phải tìm I₂ và I₄, sau đó xác định chiều của I₄ rồi suy ra số chỉ của A.

Ta có: I₁ > I₃ nên từ mạch gốc, ta thấy tại D dòng qua I₄ phải có chiều từ D đến C vậy I₂ và I₄ qua chảy qua A nên: I_A = I₂ + I₄ = 3 + 1 = 4 A.

B. Bài tập

Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình. Biết R₁ = 10Ω và R₂ = 3R₃. Ampe kế A₁ chỉ 4A. Tìm số chỉ của các ampe kế A₂ và A₃.

Lời giải:

Ta có: U₂₃ = U₂ = U₃ ⇔ I₂.R₂ = I₃.R₃ ⇔ I₂.3R₃ = I₃.R₃ ⇒ I₃ = 3I₂

Lại có: I = I₁ = I₂ + I₃ ⇔ 4 = I₂ + 3I₂ ⇒ I₂ = 1A ⇒ I₃ = 3A

Bài 2: R₁ = R₃ =30Ω, R₂ = 5Ω, R₄ = 15Ω, R_A = 0, U_AB = 90V, RV rất lớn. Hình bên. Tìm:

a. Điện trở tương đương của đoạn mạch.

b. Số chỉ ampe kế và vôn kế.

Lời giải:

Gọi C là giao điểm của (R₁, R3), D là giao điểm của (R₂, R3, R₄)

Vì ampe kế có điện trở không đáng kể nên B và C có cùng điện thế → chập C và B lại. Vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện không chạy qua vôn kế. Mạch điện được vẽ lại như sau:

a) [R₂ nt (R₃ // R₄)] // R₁

b) Ta có U₂₃₄ = U₁ = U_AB = 90V

    + Dòng điện chạy qua đoạn R₁:

    + Dòng điện chạy qua đoạn R₂ – R₃₄:

Lại có: I₂ = I₃₄ = I₂₃₄ = 6A nên: U₃₄ = U_AB – U₂ = U_AB – I₂.R₂ = 90 – 6.5 = 60V

Vì U₃ = U₄ = U₃₄ = 60V

Số chỉ của ampe kế: I_A = I₁ + I₃ = 3 + 2 = 5 A

Số chỉ của vôn kế: U₄ = U₃₄ = 60V

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U_AB = 18V , R₁ = R₂ = R₃ = 6Ω, R₄ = 2Ω. Nối M và B bằng một ampe kế có điện trở rất nhỏ. Tìm số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện qua ampe kế.

Lời giải:

Khi nối ampe kế vào giữa M và B thì M và B được chập lại, mạch điện được vẽ lại:

[(R₃ // R₄) nt R₁] // R₂

⇒ R₃₄₁ = R₃₄ + R₁ = 1,5 + 6 = 7,5Ω

    + Lại có:

⇒ I₁₃₄ = I - I₂ = 5,4 - 3 = 2,4A

    + Vì I₁₃₄ = I₁ = I₃₄ = 2,4 ⇒ U₁ = I₁.R₂ = 2,4.6 = 14,4V

⇒ U₃₄ = U₁₃₄ - U₁ = 3,6V

    + Lại có R₄ // R₃ ⇒ U₃ = U₄ = U₃₄ = 3,6 V ⇒ I₃ = 0,6 A và I₄ = 1,8 A

    + Vì I₁ = I₃ + I₄ = 2,4 A nên dòng qua R₃ từ N đến M do vậy: I_A = I₃ + I₂ = 3,6 A

Bài 4: Cho mạch điện như hình:

U_MN = 4V; R₁ = R₂ = 2Ω;

R₃ = R₄ = R₅ = 1Ω; R_A ≈ 0; RV = ∞ (rất lớn).

a) Tính R_MN.

b) Tính số chỉ của ampe kế và vôn kế.

Lời giải:

a) Mạch điện được vẽ lại như hình:

Từ hình thấy: {[(R₅ nt R₃) // R₂] nt R₄} // R₁

Ta có: R₃₅ = R₃ + R₅ = 1 + 1 = 2Ω

R₄₂₃₅ = R₂₃₅ + R₄ = 1 + 1 = 2Ω

b) Từ mạch gốc suy ra số chỉ của ampe kế A chính là cường độ dòng I₄, theo mạch vẽ lại ta có:

Số chỉ vôn kế V là U₃ = I₃R₃. Lại có: U₃₅ = U - U₄ = 4 - 2.1 = 2V

Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Cho biết: R₁ = 1Ω, R₂ = 2Ω, R₃ = 3Ω, R₄ = 5Ω, R₅ = 0,5Ω, điện trở vôn kế rất lớn, dây dẫn và khóa K có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B là U_AB = 20V. Hãy tính điện trở tương đương của mạch toàn mạch, dòng điện qua các điện trở và số chỉ của vôn kế, trong các trường hợp sau:

a) Khóa K đang mở.

b) Đóng khóa K.

Lời giải:

a) Khóa K mở, mạch vẽ lại như hình.

R_AB = R_23-4 + R₁ + R₅ = 2,5 + 1 + 0,5 = 4Ω

I₁ = I₅ = I_23-4 = 5A ⇒ U_23-4 = I_23-4.R_23-4 = 5.2,5 = 12,5V

Mà: U₂₃ = U₄ = U_23-4 = 12,5V

Lại có: I₄ = I₁ - I₂₃ = 5 - 2,5 = 2,5A

Từ hình ban đầu ta suy ra số chỉ của V chính là U₄ ⇒ U_V = U₄ = 12,5V

b) Đóng khóa K, mạch điện như hình. Chập hai điểm A và D lại rồi thực hiện các bước vẽ lại mạch như bài trên ta vẽ được mạch sau:

Ta có:

Ta có: I₅ = I_AE = I = 8,125A ⇒ U_AE = I_AE.R_AE = 15,9375 = U₃ = U_12-4

Dòng điện qua R₃:

Dòng điện qua đoạn R_12-4 là: I_12-4 = I - I₃ = 8,125 - 5,3125 = 2,8125A ⇒ I₁₂ - I₄ = 2,8125A

Hiệu điện thế giữa hai điểm A, C: U_AC = U₁₂ = I₁₂.R₁₂ = I₄.R₁₂ = 1,875V

Dòng điện qua R₁:

Dòng điện qua R₂: I₂ = I₁₂ - I₁ = 2,8125 - 1,875 = 0,93751A

Từ hình ban đầu ta suy ra số chỉ của V chính là U₄ ⇒ U_V = U₄ = I₄.R₄ = 14,0625V