Bài 9 trang 73 Tài liệu Dạy – học Vật lí 9 tập 1

Đề bài

Hai bóng đèn có cùng hiệu điện thế định mức \({U_1} = {U_2} = 6V\), công suất định mức \({P_1} = 3W,\,{P_2} = 5W\). Mắc hai bóng đèn cùng với một điên trở vào nguồn điện có hiệu điện thế U = 12V. Nêu các cách mắc bóng đèn và điện trở trong mạch điện để đèn sáng đúng định mức. Tìm giá trị của điện trở trong mỗi cách mắc. Nên sử dụng cách mắc nào, vì sao ?

Lời giải chi tiết

Nếu hai đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mỗi đèn là:

\(\eqalign{  & {I_1} = {{{P_1}} \over {{U_1}}} = {3 \over 6} = 0,5A  \cr  & {I_2} = {{{P_2}} \over {{U_2}}} = {5 \over 6}A \cr} \)

- Cách mắc 1: (R₁ // R₂) nt R_b.

Khi đó \(I = {I_1} + {I_2} = {8 \over 6}\,\,\left( A \right)\)

Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở: \({U_b} = U - {U_{12}} = 12 - 6 = 6V\)

Điện trở của biến trở là \({R_b} = {{{U_b}} \over I} = 4,5\Omega \)

Công suất tỏa nhiệt của biến trở: \({P_b} = I_b^2.{R_b} = 8\,{\rm{W}}\)

- Cách mắc 2: (R₂ // R_b) nt R₁.

Khi đó \(I = {I_1} = {I_2} + {I_b}\) suy ra cường độ dòng điện qua biến trở là: \({I_b} = {5 \over 6} - 0,5 = {1 \over 3}A\)

Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở: \({U_b} = {U_2} = 6V\)

Giá trị của biến trở \({R_b} = {6 \over {1/3}} = 18\Omega \)

Công suất tỏa nhiệt của biến trở: \({P_b} = I_b^2.{R_b} = 2{\rm{W}}\)

Cách mắc thứ hai tốt hơn vì công suất tỏa nhiệt trên biến trở nhỏ hơn. Hao phí sẽ nhỏ hơn.