Cho các dụng cụ sau: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 12V; một bóng đèn có ghi 6V - 3W; một điện trở R1 = 8 ôm; một biến trở R, mà giá trị có thể thay đổi được trong khoảng từ 0 đến 10Ω. a...

a. Có thể mắc các dụng cụ trên với nhau theo các cách sau: Cách 1: Mắc nguồn điện, bóng đèn và điện trở R1 theo sơ đồ sau: ``` +-------------------+ | | +---> R1 ---> bóng đèn | | +-------------------+ | | +---> nguồn điện | | | +-------------------+ ``` Để đèn sáng bình thường, ta cần tính giá trị biến trở R sao cho tổng điện áp trên đèn và R1 bằng hiệu điện thế của nguồn điện: U = U1 + U2 12V = 6V + I * R1 I * R1 = 6V I = 6V / R1 Với I là dòng điện qua đèn và R1, ta có: I = U1 / R1 = 6V / 8Ω = 0.75A Do đó, giá trị biến trở R cần tìm là: R = U2 / I = 6V / 0.75A = 8Ω Cách 2: Mắc nguồn điện, bóng đèn và điện trở R1 theo sơ đồ sau: ``` +-------------------+ | | +---> bóng đèn ---> R1 | | +-------------------+ | | +---> nguồn điện | | | +-------------------+ ``` Tương tự như cách 1, ta cần tính giá trị biến trở R sao cho tổng điện áp trên đèn và R1 bằng hiệu điện thế của nguồn điện: U = U1 + U2 12V = I * R1 + 6V I * R1 = 6V I = 6V / R1 Với I là dòng điện qua đèn và R1, ta có: I = U1 / R1 = 6V / 8Ω = 0.75A Do đó, giá trị biến trở R cần tìm là: R = U2 / I = 6V / 0.75A = 8Ω Cách 3: Mắc nguồn điện, bóng đèn và điện trở R1 theo sơ đồ sau: ``` +-------------------+ | | +---> R1 ---> bóng đèn | | +-------------------+ | | +---> R | | | +---> nguồn điện | | | +-------------------+ ``` Tương tự như cách 1 và cách 2, ta cần tính giá trị biến trở R sao cho tổng điện áp trên đèn, R1 và R bằng hiệu điện thế của nguồn điện: U = U1 + U2 + U3 12V = 6V + I * R1 + I * R I * R1 + I * R = 6V I * (R1 + R) = 6V I = 6V / (R1 + R) Với I là dòng điện qua đèn, R1 và R, ta có: I = U1 / R1 = 6V / 8Ω = 0.75A Do đó, giá trị biến trở R cần tìm là: R = (U2 - U1) / I = (6V - 6V) / 0.75A = 0Ω b. Hiệu suất của mạch điện được tính bằng tỉ số giữa công suất tiêu thụ của đèn và công suất của nguồn điện cung cấp cho toàn mạch. Công suất tiêu thụ của đèn là P = U * I = 6V * 0.75A = 4.5W. Công suất của nguồn điện là P = U * I = 12V * 0.75A = 9W. Trong cả ba cách mắc ở câu a, hiệu suất của mạch điện đều là: Hiệu suất = (Công suất tiêu thụ của đèn) / (Công suất của nguồn điện) = 4.5W / 9W = 0.5 = 50% Do đó, cả ba cách mắc đều có hiệu suất như nhau, không có cách nào có hiệu suất cao hơn.