Bài 6 trang 58 SGK Vật lí 11

Đề bài

Trong mạch điện có sơ đồ như Hình 10.7, hai pin có cùng suất điện động ξ = 1,5 V và điện trở trong r = 1 Ω

Hai bóng đèn giống nhau cùng số ghi trên đèn là 3V – 0,75 W. Cho rằng điện trở của các đèn không thay đổi theo nhiệt độ.

a) Các đèn có sáng bình thường không ? Vì sao ?

b) Tính hiệu suất của bộ nguồn.

c) Tính hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin.

d) Nếu tháo bớt một bóng đèn thì đèn còn lại có công suất tiêu thụ điện năng là bao nhiêu ?

Lời giải chi tiết

a) Từ các thông số của bóng đèn, ta suy ra: Hiệu điện thế định mức trên đèn \(U_{đm}=3V\) và công suất định mức của đèn \(P_{đm}=0,75W\)

=> Điện trở của mỗi bóng đền là: \(R_1=R_2={R_đ} = \displaystyle{{U_{đm}^2} \over P_{đm}} = {{{3^2}} \over {0,75}} = 12\Omega \)

Hai đèn mắc song song=> điện trở tương đương: \(\dfrac{1}{R_N}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}\)

=> Điện trở tương đương của mạch ngoài là: \({R_N} = \displaystyle{{{R_1}{R_2}} \over {{R_1} + {R_2}}} = {{12.12} \over {12 + 12}} = 6\Omega \)

+ Hai nguồn điện mắc nối tiếp nhau, ta có:

- Suất điện động của bộ nguồn: \(\xi_b=\xi_1+\xi_2=2\xi=2.1,5=3V\)

- Điện trở trong của bộ nguồn: \(r_b=r_1+r_2=2.r=2.1=2\Omega\)

+ Cường độ dòng điện trong mạch chính là:

\(I = \displaystyle{{{\xi _b}} \over {{R_N} + {r_b}}} = {{2\xi } \over {{R_N} + 2r}} = {{2.1,5} \over {6 + 2.1}} = 0,375A\)

+ Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là: \({U_đ} = {U_N} = I.{R_N} = 0,375.6 = 2,25V\)

+ Hiệu điện thế định mức của đèn là  \(U_{đm}=3V\)

Do \(U_đ<U_{đm}\) => các đèn sáng dưới mức bình thường.

b) Hiệu suất của bộ nguồn:

\(H = \displaystyle{{{U_N}} \over {{\xi _b}}}.100\%  = {{{U_N}} \over {2\xi }}.100\%  = {{2,25} \over {2.1,5}}.100\%  = 75\% \)

c) Hiệu điện thế giữa hai cực của mỗi pin là: \(U_1=U_2=\xi_1 - I.r_1=1,5-0,375.1=1,125V\)

d) Nếu tháo bớt một bóng đèn thì điện trở mạch ngoài là  \(R_1=12\Omega\)

Dòng điện chạy qua mạch khi đó là: 

\(I' = \displaystyle{{{\xi _b}} \over {{R_1} + {r_b}}} = {{2\xi } \over {{R_1} + 2r}} = {{2.1,5} \over {12 + 2.1}} = 0,214A\)

=> Công suất tiêu thụ của đèn: \({P_d} = I{'^2}{R_1} = {0,214^2}.12 = 0,55W\).