Bài 9. Đoạn mạch song song trang 49, 50, 51 Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều: Chiếc đèn đội đầu ở hình 9.1 có thể điều chỉnh để sáng đồng thời cả hai đèn hoặc chỉ sáng một đèn...

Câu hỏi:

Chiếc đèn đội đầu ở hình 9.1 có thể điều chỉnh để sáng đồng thời cả hai đèn hoặc chỉ sáng một đèn. Trong trường hợp này, hai đèn được mắc như thế nào để có thể điều chỉnh được như vậy?

Hình 9.1. Đèn đội đầu

Hướng dẫn giải :

Sử dụng lí thuyết về đoạn mạch song song, mạch nhánh sẽ hoạt động riêng lẻ, và nối riêng với mạch chính, từ đó học sinh vận dụng để giải thích trường hợp được nêu.

Lời giải chi tiết :

Mạch mắc song song cho phép cả hai đèn hoạt động độc lập. Bạn có thể tắt hoặc bật mỗi đèn một cách riêng lẻ mà không ảnh hưởng đến trạng thái của đèn còn lại.

Câu hỏi:

a) Vẽ vào và sơ đồ hình 9.3 khi đóng công tắc và biểu diễn chiều dòng điện trong mạch.

b) Với chiều dòng điện đã biểu diễn ở trên, các hạt mang điện sẽ dịch chuyến theo chiều nào trong đoạn mạch song song? Căn cứ vào đó, hãy dự đoán mối liên hệ của cường độ dòng điện qua các đoạn mạch khác nhau.

Hướng dẫn giải :

Vẽ sơ đồ điện khi đóng công tắc và biểu diễn chiều dòng điện theo quy ước đi từ cực dương sang cực âm.

Dòng điện trong kim loại là dòng các electron chuyển dời ngược chiều dòng điện. Trong đoạn mạch AB hình 9.3, các electron dịch chuyển qua các bóng đèn theo chiều từ B tới A. Căn cứ vào đó, ta thấy electron dịch chuyển qua mạch chính, sau đó phân chia ra các mạch nhánh, vì vậy cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong các mạch nhánh.

Lời giải chi tiết :

Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong các mạch nhánh.

\(I\, = \,{I_1}\, + \,{I_2}\, + \,{I_3}\, + ... + {I_n}\)

Câu hỏi:

Mạch điện gồm một nguồn điện, một công tắc, hai điện trở giống nhau mắc song song. Một ampe kế được mắc nối tiếp với một điện trở vào một mạch nhánh. Em hãy vẽ sơ đồ của mạch điện này. Nếu số chỉ của ampe kế là 0,2 A thì cường độ dòng điện trong mạch chính là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải :

Phân tích yêu cầu đề bài, bao gồm: nguồn điện, một công tắc, hai điện trở giống nhau mắc song song sau đó học sinh vẽ mạch điện với các kí hiệu tương ứng.

Chỉ số của ampe kế chính là giá trị cường độ dòng điện tương ứng của mạch điện.

Lời giải chi tiết :

Cường độ dòng điện tương ứng của mạch điện I₁ = 0,2 A.

Do hai điện trở giống nhau => R₁ = R₂ mà U₁ = U₂ => I₁ = I₂ = 0,2 A.

Cường độ dòng điện trong mạch chính \(I\, = \,{I_1}\, + \,{I_2}\, = \,0,2 + \,0,2\, = \,0,4\,A\).

Câu hỏi:

Từ bảng số liệu thu được, rút ra nhận xét về mối liên hệ giữa cường độ dòng điện trong mạch chính và cường độ dòng điện trong các mạch nhánh.

Hướng dẫn giải :

Từ số liệu thí nghiệm, nguồn 1 pin thì \(I\, = \,{I_1}\, + \,{I_2}\, = \,1,2\,A\), nguồn 2 pin thì \(I\, = \,{I_1}\, + \,{I_2}\, = \,2,2\,A\), rút ra mối liên hệ của tổng các giá trị cường độ dòng điện tại các điểm trong đoạn mạch song song bằng cường độ dòng điện trong các mạch chính.

Lời giải chi tiết :

Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong các mạch nhánh.

\(I\, = \,{I_1}\, + \,{I_2}\)

Câu hỏi:

Chứng tỏ điện trở tương đương R của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song luôn nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần R₁ và R₂.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào kiến thức đã học về điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn, từ đó vận dụng để chứng tỏ điện trở tương đương R của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song luôn nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần R₁ và R₂.

Lời giải chi tiết :

Theo công thức tính điện trở của đoạn dây dẫn, đoạn dây dẫn có tiết diện S càng lớn thì diện trở càng nhỏ, tức là dòng các hạt mang diện bị cản trở càng ít khi qua tiết diện càng lớn. Trong đoạn mạch gồm hai đoạn dây dẫn giống nhau mắc song song, dòng điện đồng thời qua các mạch nhánh nên tiết diện có dòng các hạt mang điện đi qua bằng tổng tiết diện của cả hai đoạn dây dẫn. Tiết diện này lớn hơn tiết diện của từng đoạn dây dẫn nên dòng chuyển dời này sẽ bị cản trở ít hơn khiến cho điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song sẽ nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần.

Câu hỏi:

Tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R₁ = 3 Ω và R₂ = 6 Ω mắc song song.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng công thức tính điện trở tương đương trong mạch song song \(\frac{1}{{{R_{td}}}}\,\, = \,\frac{1}{{{R_1}}}\, + \,\frac{1}{{{R_2}}}\,\)để xác định các đại lượng cần tính.

Lời giải chi tiết :

Điện trở tương đương: \(\frac{1}{{{R_{td}}}}\,\, = \,\frac{1}{{{R_1}}}\, + \,\frac{1}{{{R_2}}}\,\)=> \(\frac{1}{{{R_{td}}}}\,\, = \,\frac{1}{3}\, + \,\frac{1}{6}\, = > \,{R_{td}}\, = \,2\,\Omega .\,\)

Câu hỏi:

1. Một đoạn mạch gồm hai điện trở R₁ = 20 Ω và R₂ = 30 Ω mắc song song vào nguồn điện. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 12 V.

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.

b) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính.

2. Biết rằng đèn đội đầu ở hình 9.1 dùng một pin gồm hai đèn mắc song song, hãy trả lời câu hỏi ở hoạt động mở đầu và vẽ sơ đồ mạch điện của đèn này.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng công thức tính định luật Ohm, cường độ dòng điện, điện trở tương đương trong mạch song song để xác định các đại lượng cần tính.

Lời giải chi tiết :

1.

a) Điện trở tương đương: \(\frac{1}{{{R_{td}}}}\,\, = \,\frac{1}{{{R_1}}}\, + \,\frac{1}{{{R_2}}}\,\)

Thay số: \(\frac{1}{{{R_{td}}}}\,\, = \,\frac{1}{{20}}\, + \,\frac{1}{{30}}\,\)=> \({R_{td}} = \,12\,\,\Omega .\)

b) Theo định luật Ohm \(I = \,\frac{U}{R}\,\)

Thay số: \(I = \,\frac{{12}}{{12}}\, = \,1\,A.\,\)

2.

Khi cần chỉ sáng một đèn, công tắc điều khiển sẽ chỉ cung cấp điện cho đèn đó, trong khi khi cần sáng cả hai đèn, công tắc sẽ mở hai mạch điện độc lập cho từng đèn. Điều này cho phép người sử dụng điều chỉnh đèn theo ý muốn của mình.

Câu hỏi:

Có 3 đèn, 1 pin, cần mắc các đèn như thế nào để nếu một đèn bị hỏng thì các đèn còn lại vẫn có thể sáng bình thường.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng lí thuyết về đoạn mạch song song, mạch nhánh sẽ hoạt động riêng lẻ, và nối riêng với mạch chính, từ đó học sinh vận dụng để giải thích trường hợp được nêu.

Lời giải chi tiết :

Mắc song song thì nếu một đèn bị hỏng thì các đèn còn lại vẫn có thể sáng bình thường.

Câu hỏi:

Sử dụng định luật Ohm và đặc điểm của cường độ dòng điện trong mạch điện song song, tìm mối liên hệ giữa hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch nhánh và hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chính trong mạch điện hình 9.4.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng định luật Ohm và đặc điểm của cường độ dòng điện trong đoạn mạch nối tiếp và vận dụng kĩ năng toán học, từ đó chứng minh mối liên hệ giữa hiệu điện thế trong mạch điện hình 9.4.

Lời giải chi tiết :

Theo định luật Ohm \(I = \,\frac{U}{R}\,\);\({I_1} = \,\frac{{{U_1}}}{{{R_1}}}\,\);\({I_2} = \,\frac{{{U_2}}}{{{R_2}}}\,\);\(I\, = \,{I_1}\, + \,{I_2}\)

=> \(\frac{U}{R}\,\, = \,\frac{{{U_1}}}{{{R_1}}}\, + \,\frac{{{U_2}}}{{{R_2}}}\,\) mà \(\frac{1}{R}\,\, = \,\frac{1}{{{R_1}}}\, + \,\frac{1}{{{R_2}}}\,\)=>\(U\, = \,{U_1}\, = \,{U_2}\)(đpcm).