Cách giải Bài tập về mạch điện có biến trở cực hay

Bài viết Cách giải Bài tập về mạch điện có biến trở với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cách giải Bài tập về mạch điện có biến trở.

Cách giải Bài tập về mạch điện có biến trở cực hay

Phương pháp giải:

+ Áp dụng công thức về tính điện trở của biến trở.

+ Áp dụng định luật Ôm.

Bài tập ví dụ minh họa

Bài 1: Một biến trở có ghi ( 40 Ω - 0,5A)

a) Nếu ý nghĩa con số ghi trên biến trở.

b) Hiệu điện thế lớn nhất mà biến trở chịu được.

c) Biết trở này làm từ dây constantan có chiều dài 8m. Biết điện trở suất của constantan là 0,5.10^-6 Ω.m. Tìm tiết diện của dây

Đáp án: b) 20V; c) 0,1mm²

Lời giải:

a) Trên biến trở có ghi (40 Ω - 0,5A) tức là điện trở lớn nhất của biến trở là 40Ω, hay biến trở này có thể thay đổi giá trị điện trở từ 0 đến 40Ω. Cường độ dòng điện lớn nhất đi qua biến trở mà biến trở không bị hỏng là 0,5A (cường độ dòng điện định mức).

b) Áp dụng định luật Ôm: U = I.R.

Vậy U_max = I.R_max = 0,5.40 = 20 V

c) Áp dụng công thức

Bài 2: Một biến trở con chạy được làm bằng dây nicrom, có chiều dài 40m và tiết diện là 0,1mm². Biết nicrom có điện trở suất là 1,1.10^-6 Ω.m.

a) Tính điện trở toàn phần của biến trở.

b) Mắc biến trở này nối tiếp với điện trở 10 Ω rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế không đổi bằng 25V. Hỏi khi con chạy của biến trở dịch chuyển thì cường độ dòng điện trong mạch biến đổi trong phạm vị nào?

Lời giải:

a) Áp dụng công thức:

b) Biến trở này có độ lớn thay đổi từ 0 đến 440 Ω.

Biến trở được mắc nối tiếp với điện trở R = 10Ω; điện trở tương đương của đoạn mạch là R_td = R_b + R.

Khi biến trở có độ lớn 0 Ω thì cường độ dòng điện là

Khi biến trở có độ lớn 440 Ω thì cường độ dòng điện là

Vậy cường độ dòng điện thay đổi từ 0,056A đến 2,5A.

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ dưới đây.

Trong đó: R₁ = 2 Ω; R₂ = 3 Ω; R₃ = 4Ω; R_x là biến trở.

a) Khi R_x = R₃. Tính điện trở tương đương của mạch điện.

b) Cho hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch là 8V, điều chỉnh R_x cho đến khi ampe kế chỉ 2A. Lúc đó R_x có giá trị bao nhiêu?

Đáp án: a) R_tđ = 3,2; b) R_x = 3,9

Lời giải:

Sơ đồ mạch điện: (R₁ // R₂) nt (R₃ // R_x)

a) Điện trở tương đương của mạch điện: R_tđ = R₁₂ + R_3x

Thay số ta được: R_tđ = 3,2

b) Khi ampe kế chỉ 2A tức là cường độ dòng điện trong mạch chính là 2A.

Điện trở tương đương của đoạn mạch khi đó là:

Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm R₃ và R_x là: R_3x = R'_tđ - R₁₂ = 2,8 Ω

Hay

⇒ R_x = 3,9 Ω

Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Trên một biến trở con chạy có ghi (20 Ω - 2,5A). Hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt vào hai đầu cố định của biến trở.

A. 50V      B. 30V

C. 25,5V      D. 16V

Lời giải:

Áp dụng định luật Ôm: U = I.R = 2,5.20 = 50 V

Đáp án: A

Bài 2: Dây dẫn của biến trở 20 Ω làm bằng nicrom có điện trở suất 1,1.10^-6 Ω.m, có chiều dài 50m. Tính tiết diện của dây dẫn dùng để làm biến trở.

A. 2 mm²      B. 2,75 mm²

C. 20 mm²      D. 12 mm²

Lời giải:

Áp dụng công thức:

Đáp án: B

Bài 3: Biến trở gồm một dây Nikelin, đường kính 2 mm, quấn đều vòng nọ sát vòng kia, trên một ống sứ cách điện, đường kính 4 cm, dài 20 cm. Tính điện trở của dây ấy.

A. 1 Ω      B. 20 Ω

C. 1,6 Ω      D. 50 Ω

Lời giải:

Số vòng dây là:

Chiều dài sợi dây là: l = πd.N = π.0,04.100 = 4π(m)

Áp dụng công thức:

Đáp án: C

Bài 4: Hiệu điện thế U trong mạch điện có sơ đồ như hình 10.3 được giữ không đổi. Khi dịch chuyển con chạy của biến trở tiến dần về phía đầu N thì chỉ số ampe kế sẽ thay đổi như thế nào?

A. Giảm dần đi.

B. Tăng dần lên.

C. Không thay đổi.

D. Lúc đầu giảm dần đi, sau đó tăng dần.

Lời giải:

Khi con chạy dịch dần về phía N thì điện trở tăng dần lên, vì vậy cường độ dòng điện giảm dần.

Đáp án: A

Bài 5: Một bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở là R₁ = 7,5 Ω và cường độ dòng điện chạy qua khi đó I = 0,6 A. Bóng đèn được mắc nối tiếp với biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12 V. Phải điều chỉnh con chạy C để R_AC có giá trị R₂ bằng bao nhiêu để đèn sáng bình thường ?

Tóm tắt

R₁ = 7,5; I = 0,6 A; U = 12 V. R_AC = ?

Lời giải:

Theo đầu bài: R₁ = R_đ = 7,5 và I_đm = 0,6 A

Để đèn sáng bình thường ⇔ I_đ = 0,6 A.

Vì Đ nối tiếp với R_AC ⇒ I_tm = 0,6 A

Áp dụng định luật ôm cho mạch nối tiếp ta có

⇒ R_AC = 20 - 7,5 = 12,5 Ω

Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho R_AC = 12,5 Ω thì khi đó đèn sẽ sáng bình thường.

Đáp án: R_AC = 12,5 Ω

Bài 6: Cho mạch điện (như hình vẽ).

Khi con chạy C ở vị trí A thì vôn kế chỉ 12 V. Khi con chạy C ở vị trí B thì vôn kế chỉ 7,2 V. Tính giá trị điện trở R (Biết trên biến trở có ghi 20 Ω - 1 A )

Tóm tắt

Khi con chạy C ở vị trí A thì vôn kế chỉ 12 V.

Khi con chạy C ở vị trí B thì vôn kế chỉ 7,2 V.

Tính R (Biết biến trở có ghi 20 Ω - 1 A )

Lời giải:

+) Khi con chạy C trùng với A khi đó R_AC = 0 ⇒ R_tđ = R và khi đó vôn kế chỉ 12 V nghĩa là U_MN = 12 V

+) Khi con chạy C trùng với B khi đó R_AC = 20 Ω (bằng số ghi trên biến trở) và khi đó vôn kế chỉ 7,2 V ⇒ U_R = 7,2 V

⇒ U_AC = U_MN - U_R = 12 - 7,2 = 4,8 V

Vì mạch nối tiếp ⇒ mà U_R = 7,2 V

Vậy:

Đáp án: R = 30 Ω

Bài 7: Trong mạch điện có sơ đồ vẽ ở hình 10.2, nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 12V.

a) Điều chỉnh con chạy của biến trở để vôn kế chỉ 6V thì ampe kế chỉ 0,5A. Hỏi khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?

b) Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để vôn kế chỉ 4,5V.

Tóm tắt

Ta có: U = 12 V.

a) Khi U_V = 6V thì I_A = 0,5 A. Tìm R_x.

b) R'_x = ? để U'_V = 4,5 V.

Lời giải:

Mạch điện: R_x nt R.

a) Vôn kế đo hiệu điện thế hai đầu điện trở R nên U_V = U_R = 6V.

Suy ra U_x = U - U_R = 12 – 6 = 6V.

Am pe kế cho biết cường độ dòng điện trong mạch I_x = I_R = I_A = 0,5 A

Điện trở R_x của biến trở khi đó là:

Điện trở R có giá trị là:

b) U_V = U_R = 4,5 V.

Suy ra U_x = U - U_R = 12 – 4,5 = 7,5 V.

Từ ý a) ta đã biết R = 12 Ω. Vậy cường độ dòng điện trong mạch lúc này là

Vì mạch nối tiếp nên I'_x = I'_R = I'_A = 0,375 A

Điện trở R'_x của biến trở khi đó là:

Đáp án: a) 12 Ω; b) 20 Ω

Bài 8: Một biến trở R_b có giá trị lớn nhất là 30Ω được mắc với hai điện trở R₁ = 15Ω và R₂ = 10Ω thành mạch có sơ đồ như hình 10.5, trong đó hiệu điện thế không đổi U = 4,5V. Hỏi khi điều chỉnh biến trở thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₁ có giá trị lớn nhất I_max và nhỏ nhất I_min là bao nhiêu?

Tóm tắt

R₁ = 15Ω và R₂ = 10Ω; R_b có giá trị lớn nhất là 30Ω; U = 4,5V?

khi điều chỉnh biến trở thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở R₁ có giá trị lớn nhất Imax và nhỏ nhất Imin là bao nhiêu?

Lời giải:

Sơ đồ mạch: R₁ nt (R₂ // R_b).

+) Biến trở có giá trị lớn nhất là 30 Ω. Khi đó điện trở tương đương của mạch là

Cường độ dòng điện trong mạch khi đó là

+) Biến trở có giá trị nhỏ nhất là 0, khi đó R₂ được nối tắt, trong mạch chỉ có R₁. Vậy cường độ dòng điện qua R₁ khi đó là:

Vậy khi con chạy dịch chuyển thì I_max = 0,3 A và I_min = 0,2 A

Đáp án:

Khi con chạy dịch chuyển thì I_max = 0,3 A và I_min = 0,2 A

Bài 9: Một biến trở con chạy được mắc nối tiếp với một bóng đèn ghi 6V - 0,5A rồi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế 24V. Khi con chạy ở giữa biến trở thì đèn sáng bình thường.

a) Tìm điện trở toàn phần của biến trở.

b) Biến trở trên là một cuộn dây dài 18m và có tiết diện là 0,1mm². Cho biết dây dẫn quấn biến trở làm bằng chất gì ?

Tóm tắt

R_b nt Đ. Đèn ghi 6V - 0,5A. U = 24V.

Đèn sáng khi con chạy ở giữa biến trở

a) Tìm điện trở toàn phần của biến trở.

b) l = 18m và S = 0,1mm². Cho biết dây dẫn quấn biến trở làm bằng chất gì?

Lời giải:

a) Khi đèn sáng bình thường thì U_đ = 6V; I_đ = 0,5A.

Do đèn mắc nối tiếp với biến trở nên U_b = U – U_đ = 24 – 6 = 18V; I = I_b = I_đ = 0,5A.

Giá trị của biến trở khi đó là:

Vì khi đèn sáng bình thường thì con chạy ở giữa biến trở. Điện trở toàn phần của biến trở là R = 2R_b = 2.36 = 72 Ω.

b) Áp dụng công thức

Sử dụng bảng số liệu trong sgk thì đây là Nikelin.

Đáp án: a) 72 Ω; b) Nikelin

Bài 10: Cho mạch điện (như hình vẽ).

Biết U_AB = 12 V, khi dịch chuyển con chạy C thì số chỉ của am pe kế thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A . Hãy tính giá trị R₁ và giá trị lớn nhất của biến trở ?

Tóm tắt

U_AB = 12 V, R_b thay đổi giá trị thì I thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A.

Hãy tính giá trị R₁ và giá trị lớn nhất của biến trở ?

Lời giải:

1. Tính R₁: Khi con chạy C trùng với A ⇒ R_tđ = R₁ (vì R_AC = 0) và am pe kế khi đó chỉ 0,4 A .

Mà U_MN = 12 V

Vậy R₁ = 30 Ω

2. Tính điện trở lớn nhất của biến trở :

Khi C trùng với B ⇒ R_tđ = R₁ + R_o có giá trị lớn nhất ⇒ I đạt giá trị nhỏ nhất ⇒ I = 0,24 A

Ta có:

Mà R₁ = 30 (Ω) ⇒ R_o = 50 – 30 = 20 (Ω)

Vậy giá trị lớn nhất của biến trở là 20Ω

Đáp án: 1. R₁ = 30 Ω; 2. R_o = 20 Ω

Bài tập tự luyện

Bài 1: Một biến trở mắc song song với điện trở R = 20Ω rồi mắc vào hiệu điện thế 6V thì thấy cường độ dòng điện chạy trong mạch chính bằng 0,5A. Giá trị của biến trở là bao nhiêu?

Bài 2:Một biến trở mắc nối tiếp với một điện trở R = 2Ω vào hiệu điện thế 12V. Tìm giá trị của biến trở để hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R bằng 8V?

Bài 3:Hai bóng đèn Đ₁ và Đ₂ có cùng hiệu điện thế định mức U₁ = U₂ = 6V, khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁ = 12Ω, R₂ = 8 Ω. Mắc Đ₁, Đ₂ cùng với một biến trở vào hiệu điện thế không đổi U = 9V để hai đèn sáng bình thường.

a) Tính giá trị R_b của biến trở khi hai đèn sáng bình thường?

b) Biến trở này được quấn bằng dây nicrom có điện trở suất 1,10.10^-6Ωm và có tiết diện 0,8mm². Tính độ dài tổng cộng của dây quấn biến trở này, biết rằng nó có giá trị lớn nhất là R_bm = 15 R_b, trong đó R_b là giá trị tính được của câu a trên đây?

Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế U = 6,8V. Tìm giá của biến trở để cường độ dòng điện chạy qua điện trở bằng 0,4A?

Bài 5: Một bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở R₁ = 20Ω và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó bằng 0,5A. Bóng đèn được mắc nối tiếp với một biến trở con chạy dài 10cm có điện trở cực đại bằng 100Ω rồi mắc vào hiệu điện thế U = 30V như hình vẽ. Tìm vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường?

Bài 6:Một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất bằng 30Ω mắc nối tiếp với điện trở R = 10Ω rồi mắc vào hiệu điện thế U = 20V như hình vẽ. Khi con chạy của biến trở ở vị trí chính giữa biến trở thì cường độ dòng điện trong mạch bằng bao nhiêu?

Bài 7: Đèn 1 có ghi (12V, 8W); Đèn 2 có ghi (12V, 6W). Cần mắc hai bóng đèn này với một biến trở vào hiệu điện thế u = 18V để 2 bóng sáng bình thường.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở của biến trở khi đó?

b) Biến trở được quấn bằng hợp kim nikêlin có điện trở suất 0,4.10^-6 Ω.m tiết diện tròn chiều dài 8m.Tính đường kính của tiết diện dây dẫn này. Biết hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt vào đầu hai biến trở là 48V và khi đó cường độ dòng điện qua điện trở của biến trở là 2,4A.

Bài 8: Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế định mức là U_đ = 6V và khi đó dòng điện chạy qua đèn có cường độ là I_đ = 0,75A. Mắc bóng đèn này với một biến trở có điện trở lớn nhất là 16Ω vào hiệu điện thế U = 12V.

a) Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường nếu mắc bóng đèn nối tiếp với biến trở vào hiệu điện thế U đã cho trên đây?

b) Nếu mắc đèn và biến trở vào hiệu điện thế U đã cho theo sơ đồ dưới đây thì phần điện trở R_đ của biến trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường?

Bài 9:Cho mạch điện (như hình vẽ). Đèn loại 6V –3W, U_MN = 12 V không đổi.

a) Khi điện trở của biến trở Rx = 20 Ω. Hãy tính công suất tiêu thụ của đèn và cho biết độ sáng của đèn thế nào?

b) Muốn đèn sáng bình thường phải điều chỉnh con chạy cho R’_x =?

Bài 10: Cho mạch điện có bóng đèn mắc nối tiếp với điện trở và mắc song song với biển trở có: R₁ = 20Ω, đèn (12V-0,5A) vào nguồn điện 33V thấy đèn sáng bình thường.

a) Tính cường độ dòng điện qua R₁?

b) Tính điện trở của biến trở khi đó?

c) Khi dịch chuyển con chạy về bên trái thì độ sáng của đèn như thế nào?

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

• Dạng 7: Cách giải Bài tập Định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp, song song cực hay
• Dạng 8: Cách giải Bài tập Định luật Ôm cho đoạn mạch hỗn hợp cực hay
• Dạng 9: Cách giải Bài tập Định luật Ôm cho mạch cầu cực hay
• Dạng 11: Cách giải Bài tập về mạch điện có biến trở nâng cao cực hay
• Dạng 12: Phương pháp giải Bài tập về mạch điện có biến trở khó cực hay
• Dạng 13: Cách giải Bài tập tính công, công suất của nguồn điện cực hay
• Dạng 14: Cách giải Bài tập tính công suất định mức của dụng cụ điện cực hay
• Dạng 15: Phương pháp giải Bài tập tính điện năng tiêu thụ cực hay

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---