Cho mạch điện như hình vẽ: UAB= 4,2V; R1= 1Ω; R2= 2Ω; R3= 3Ω; R4 là một biến trở. Vôn kế có điện trở vô cùng lớn.
a/ Tìm giá trị của R4 để cường độ dòng điện qua nó là 0,4A. Tìm số chỉ vôn kế khi đó.
b/ Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở không đáng kể. Điều chỉnh R4 để công suất tỏa nhiệt của nó đạt giá trị cực đại. Tìm R4 và số chỉ của ampe kế khi đó.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 = 9 + 6 = 15 ( V ) ; r b = r 1 + r 2 = 1 , 2 + 0 , 8 = 2 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Ñ 2 P Ñ = 6 2 3 = 12 ( Ω ) ; I đ m = P Ñ U Ñ = 3 6 = 0 , 5 ( A ) .
Mạch ngoài có: R 1 n t ( ( R Đ n t R 2 ) / / ( R 3 n t R 4 ) )
a) Khi R 4 = 3 Ω
R Đ 2 = R Đ + R 2 = 12 + 8 = 20 ( Ω ) ; R 34 = R 3 + R 4 = 2 + 3 = 5 ( Ω ) ; R Đ 234 = R Ñ 2 . R 34 R Ñ 2 + R 34 = 20.5 20 + 5 = 4 ( Ω )
⇒ R N = R 1 + R Đ 234 = 3 + 4 = 7 ( Ω ) ; I A = I 1 = I Đ 234 = I = E b R N + r b = 15 7 + 2 = 5 3 ) A ) ; U V = U A B = U Đ 234 = I Đ 234 . R Đ 234 = 5 3 . 4 = 20 3 ( V ) . I Đ 2 = I Đ = I 2 = U A B R Ñ 2 = 20 3 20 = 1 3 ( A ) ; I 34 = I 3 = I 4 = U A B R 34 = 20 3 5 = 4 3 ( A ) ; U M N = V M - V N = V M - V A + V A - V N = U A N - U A M = I 3 . R 3 - I Đ . R Đ = 4 3 . 2 - 1 3 . 12 = - 4 3 ( V ) ⇒ U N M = 4 3 ( V ) ; q = C . U N M = 6 . 10 - 6 . 4 3 = 8 . 10 - 6 ( C ) .
b) Tính R 4 để đèn sáng bình thường
Ta có:
R N = R 1 + R Đ 234 = R 1 + R Ñ 2 . R 34 R Ñ 2 + R 34 = 3 + 20. ( 2 + R 4 ) 20 + 2 + R 4 = 106 + 23. R 4 22 + R 4 I = I đ m + I ñ m . R Ñ 2 R 3 + R 4 = E b R N + r b ⇒ 0 , 5 + 0 , 5.20 2 + R 4 = 15 106 + 23. R 4 22 + R 4 + 2 ⇒ R 4 = 18 Ω
Ta có: R 34 = R 3 . R 4 R 3 + R 4 = 2 . 2 2 + 2 = 1 ( Ω ) ; R 56 = R 5 + R 6 = 2 Ω ;
Ta nhận thấy: R 1 R 34 = R 7 R 56 = 2
Đây là mạch cầu cân bằng, nên I 2 = 0 ; U C D = 0 , do đó có thể chập hai điểm C, D làm một khi tính điện trở.
R 134 = R 1 . R 34 R 1 + R 34 = 2 . 1 2 + 1 = 2 3 Ω ; R 567 = R 56 . R 7 R 56 + R 7 = 2 . 4 2 + 4 = 4 3 Ω ; R A B = R 134 + R 567 = 2 3 + 4 3 = 2 Ω .
b) Cường độ dòng điện qua các điện trở
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta có: I = E R A B + r = 9 2 + 1 = 3 ( A ) ;
U A C = I . R 134 = 3 . 2 3 = 2 ( V ) ; U C D = I . R 567 = 3 . 4 3 = 4 ( V ) ;
Cường độ dòng điện qua các điện trở:
I 1 = U A C R 1 = 2 2 = 1 ( A ) ; I 3 = U A C R 3 = 2 2 = 1 ( A ) ; I 4 = U A C R 4 = 2 2 = 1 A ; I 5 = I 6 = U C B R 56 = 4 2 = 2 A ; I 7 = U C B R 7 = 4 4 = 1 A .
c) Số chỉ của các ampe kế và vôn kế
Số chỉ của vôn kế: U V = U C B = 4 V
Số chỉ của các ampe kế: I A 1 = I - I 1 = 3 - 1 = 2 A ; I A 2 = I 3 = 1 A .
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 = 12 + 6 = 18 ( V ) ; r b = r 1 + r 2 = 1 + 0 , 5 = 1 , 5 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Ñ 2 P Ñ = 6 2 6 = 6 ( Ω ) ; I đ m = P Ñ U Ñ = 6 6 = 1 ( A ) .
Mạch ngoài có: R 1 n t ( ( R 2 n t R 3 ) / / ( R Đ n t R 4 ) )
a) Khi R 4 = 3 Ω
R 23 = R 2 + R 3 = 8 + 12 = 20 ( Ω ) ; R Đ 4 = R Đ + R 4 = 6 + 14 = 20 ( Ω ) ; R Đ 234 = R Ñ 4 . R 23 R Ñ 4 + R 23 = 20.20 20 + 20 = 10 ( Ω )
⇒ R N = R 1 + R Đ 234 = 6 , 5 + 10 = 16 , 5 ( Ω ) ; I A = I 1 = I Đ 234 = I = E b R N + r b = 18 16 , 5 + 1 , 5 = 1 ( A ) ; U V = U A B = U Đ 234 = I Đ 234 . R Đ 234 = 1 . 10 = 10 ( V ) . I Đ 4 = I Đ = I 4 = U A B R Ñ 4 = 10 20 = 0 , 5 ( A ) ; I 23 = I 2 = I 3 = U A B R 23 = 10 20 = 0 , 5 ( A ) ; U M N = V M - V N = V M - V A + V A - V N = U A N - U A M = I Đ . R Đ - I 3 . R 3 = 0 , 5 . 6 - 0 , 5 . 12 = - 3 ( V ) ⇒ U N M = 3 ( V ) . q = C . U N M = 5 . 10 - 6 . 3 = 15 . 10 - 6 ( C ) .
b) Tính R 4 để đèn sáng bình thường
Ta có:
R N = R 1 + R Đ 234 = R 1 + R Ñ 4 . R 23 R Ñ 4 + R 23 = 6 , 5 + ( 6 + R 4 ) .20 6 + R 4 + 20 = 289 + 26 , 5. R 4 26 + R 4 ; I = I đ m + I ñ m . R Ñ 4 R 23 = E b R N + r b ⇒ 1 + 1. ( 6 + R 4 ) 20 = 18 289 + 26 , 5. R 4 26 + R 4 + 1 , 5 ⇒ R 4 = 1 , 14 Ω .
Chọn B
Gọi hai điểm M và N là vị trí Vôn kế được mắc vào mạch như hình vẽ
Số chỉ vôn kế U M N = U M A - U N A
Ta có U A B =18V
U M A = I 12 . R 1 = U A B . R 1 / R 12 =18.2/(2+3)=7,2V
U N A = I 34 . R 3 = U A B . R 3 / R 34 =18.5/(5+4)=10V
U M N = U M A - U A N =|7,2-10|=2,8V