Chuyên đề Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học

 PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TAM ĐẢO
 TRƯỜNG THCS BỒ LÝ
 CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ
 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ ĐIỆN HỌC
 TÁC GIẢ: KIM THỊ HƯỜNG
 CHỨC VỤ: GIÁO VIÊN
 ĐƠN VỊ CÔNG TÁC: TRƯỜNG THCS BỒ LÝ
 1 
 A. Kiến thức cơ bản được sử dụng 
 trong chuyên đề 
 I. Định luật ôm cho đoạn mạch:
 U Trong đó: I là cường độ dòng điện (A)
 I =
 R U là hiệu điện thế (V)
 R là điện trở ( )
 II. Công thức điện trở:
 Trong đó: l là chiều dài dây dẫn (m)
 l S là tiết diện dây dẫn (m2)
 R = 
 S  là điện trở suất của dây dẫn (.m)
 A. Kiến thức cơ bản được sử dụng 
 trong chuyên đề 
IV. Định luật ôm cho đoạn mạch có các điện trở mắc song 
 song:
1. Cường độ dòng điện của mạch chính bằng tổng các cường độ dòng điện 
 trong các đoạn mạch rẽ:
 I = I1 + I2 + + In
2. Hiệu điện thế của đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế của mỗi đoạn 
 mạch rẽ:
 U = U1 = U2 =  = Un
3. Điện trở toàn phần ( tương đương) của đoạn mạch mắc song song:
 1 1 1 1
 = + + .... +
 R R1 R2 Rn
 Chú ý : Nếu chỉ có 2 điện trở R1 và R2 mắc song song thì điện trở tương 
 đương được tính như sau:
 hay R R
 1 1 1 R = 1 2
 = + R + R
 R R1 R2 1 2 B.PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Dạng 6: Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch phức 
tạp: gồm các đoạn mạch nhỏ không song song, không nối 
tiếp và ngược lại biết hiệu điện thế giữa hai đầu doạn mạch 
phức tạp. Tính các đại lượng khác. 
Dạng 7: Tìm cách mắc các bóng đèn giống nhau vào mạch. 
Dạng 8: Tìm cực trị của một đại lượng điện và các vấn đề 
có liên quan. 
Dạng 9: Tìm cách mắc các bóng đèn có cùng hiệu điện thế 
định mức vào hiệu điện thế lớn hơn. 
Dạng 10: Nghiên cứu vai trò của ampe kế và vôn kế trong 
mạch điện. 
Dạng 11: Tính nhiệt lượng và các vấn đề có liên quan. 
Dạng 12: Tính điện trở mạch đối xứng. DẠNG 1: Tính điện trở của mạch điện.
(II). Bài tập vận dung:
(1). Bài tập mẫu:
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ: 
Với R1 = 4; R2 = R5 = 20 
 R3 = R6 = R4 = R7 = 12 
Tính điện trở tương đương của mạch điện.
Giải:
Ta có sơ đồ mạch điện: (( R1ntR2 )// R3 // R4 ntR5 // R6 )ntR7
Điện trở tương đương của đoạn mạch EGF là: R12 = R1+R2 = 20 + 4 = 24 
 1 1 1 1 1 1 1 24
Điện trở tương đương của đoạn mạch EF là: = + + = + +  R EF = 
 REF R3 R4 R12 12 12 24 5
 24 124
 R = R + R = 20 + =
Điện trở tương đương của đoạn mạch CEF là: CEF 5 EF 5 5 
 124
 .12
 276
 R = 12 + 5 = 
Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là: AB 124 23
 +12
 5 DẠNG 2: Vẽ lại mạch điện thành dạng đơn giản.
(I). Phương pháp giải:
- Điền số hoặc các chữ cái vào các nút ( điểm có ít nhất 3 dây nối 
 giao nhau trở lên) .
- Tìm các nút có cùng điện thế ( hiệu điện thế ) chập chúng lại làm 
 một, ghi lại các nút đã chập để vẽ lại mạch điện.
* Nút có cùng điện thế là những nút nối với nhau bằng dây dẫn hoặc 
 dụng cụ có điện trở nhỏ không đáng kể, hoặc giữa những nút 
 mắc với nhau bởi 
mạch có điện trở R khác 0 nhưng dòng điện qua nó bằng 0.
- Vẽ lại mạch điện theo các nút đã chập rồi tính theo yêu cầu của 
 bài.
* Chú ý: 
+ Khi vẽ lại mạch điện, hai nút nối với nguồn hoặc hai đầu đoạn 
 mạch ta để xa nhất, các nút còn lại để bên trong sao cho hợp lý 
 về vị trí.
+ Khi vẽ lại mạch mới, ta không vẽ các dụng cụ ở giữa hai nút có 
 cùng điện thế. DẠNG 2: Vẽ lại mạch điện thành dạng đơn giản.
(II). Bài tập vận dung:
(2). Bài tập tự giải:
Bài tập 1:
Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ.
 Biết:R1 = R3 = 12 ; 
R2 = R4 = 6 ; U = 12V, 
bỏ qua điện trở của các dây nối và khoá K. Tính điện trở tương 
 đương và cường độ dòng điện qua các điện trở khi:
a) K1 đóng, K2 mở. b) K1 mở, K2 đóng.
c) K1, K2 đều mở. d) K1, K2 đều đóng.
Đáp số: a) R = 4,5V; I2 = 2A; I3 = I4 = 3/4A.
 b) R = 7,2V; I1 = I2 = 2/3A; I3 = 1A.
 c) R = 9V; I1 = I2 = 2/3A; I3 = I4 = 2/3A.
 d) R = 4V; I2 = 2I1 = 2A. DẠNG 3: Tính số điện trở ít nhất bằng nhau để 
 mắc thành mạch có điện trở cho trước. 
(I). Phương pháp giải: 
- So sánh điên trở của mạch điện (R) với giá trị của một 
 điện trở R1, Nếu: 
+ R > R1 thì đoạn mạch cần mắc gồm 1 điện trở mắc nối 
 tiếp với 1 mạch X nào đó thoả mãn R = R1 + X .
+ Nếu R < R1 thì đoạn mạch cần mắc gồm 1 điện trở mắc 
 song song với 1 mạch Y nào đó thoả mãn 
 1 1 1
 = +
 R R1 Y
- Cứ so sánh như vậy cho đến khi điện trở của mạch chỉ 
 còn bằng giá trị của 1 điện trở thì dừng lại và vẽ sơ đồ 
 mạch điện, đếm số điện trở và kết luận. DẠNG 3: Tính số điện trở ít nhất bằng nhau để 
 mắc thành mạch có điện trở cho trước. 
(II). Bài tập vận dung:
(2). Bài tập tự giải:
Bài tập 1:
 a) Hỏi phải mắc tối thiểu bao nhiêu điện trở 5, mắc như thế nào 
 để được mạch điện có điện trở 8?
 b) Hỏi phải mắc tối thiểu bao nhiêu điện trở 15, mắc như thế 
 nào để được mạch điện có điện trở 41?
 Đáp số: a) 5 điện trở.
 b) 5 điện trở
Bài tập 2:
 a) Hỏi phải mắc tối thiểu bao nhiêu điện trở Ro , mắc như thế 
 nào để được mạch điện có điện trở 41/15Ro ?
 b) Hỏi phải mắc tối thiểu bao nhiêu điện trở Ro , mắc như thế 
 nào để được mạch điện có điện trở 9/4Ro ? DẠNG 4: Tính cường độ dòng điện ở mạch rẽ, biết 
 cường độ dòng điện ở mạch chính và ngược lại. 
(II). Bài tập vận dung:
(1). Bài tập mẫu:
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ: 
Với R1 = 3; R2 = R4 = 6; R3 = 10 ; 
R5 = 4. IC = 6A.Tính cường độ dòng điện qua các mạch rẽ. 
Giải:
Ta có sơ đồ mạch điện: (R1 // R2 )ntR3// R4 // R5
 R1R2 3.6
 R12 = = = 2
 R1 + R2 3 + 6
R123 = R12 + R3 = 2 + 10 = 12
 1 1 1 1 1 1 1
  = + + = + +  Rtd = 2
 Rtd R123 R4 R5 12 6 4
Hiệu điện thế giữa hai đầu AB là: UAB = RABIC = 2.6 = 12V
 U AB 12
Vậy cường độ dòng điện qua: R5 là: I 5 = = = 3A
 R5 4
 U 12 
 I = AB = = 2A
 4 I3 = IC − I 4 − I5 = 6 − 3 − 2 =1A
 R4 là: R 4 6 R3 là: 
 I .R 1.6 2 I .R 1.3 1
 I = 3 2 = = A I = 3 1 = = A
 R1 là: 1 R2 là: 2
 R1 + R2 3 + 6 3 R1 + R2 3 + 6 3 DẠNG 5: Tính cường độ dòng điện qua các đoạn mạch có điện trở 
nhỏ không đáng kể và ngược lại biết cường độ dòng điện qua đoạn 
 mạch có điện trở nhỏ không đáng kể . Tính các đại lượng khác. 
(I). Phương pháp giải:
- Biểu diễn cường độ dòng điện trên các đoạn mạch một cách hợp lý. Nếu 
 trong trường hợp chưa biết chọn dòng điện như thế nào cho hợp lý thì 
 chọn chiều tuỳ ý và sau khi vẽ lại mạch điện, dựa vào mạch điện mới 
 để chỉnh lý (nếu cần).
- Viết phương trình cường độ dòng điện tại một nút nào đó theo định luật về 
 nút. Biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ dòng điện qua mạch có 
 điện trở nhỏ không đáng kể với các cường độ dòng điện ở các mạch 
 lân cận 
* chú ý : Mạch điện có n nút thì viết (n-1) phương trình.
- Vẽ lại mạch điện, tính các cường độ dòng điện qua các phương trình nút 
 và các phương trình khác của bài toán. DẠNG 5: Tính cường độ dòng điện qua các đoạn mạch có điện trở 
 nhỏ không đáng kể và ngược lại biết cường độ dòng điện qua đoạn 
 mạch có điện trở nhỏ không đáng kể . Tính các đại lượng khác. 
(II). Bài tập vận dung:
(2). Bài tập tự giải:
Bài tập 1:
Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. 
Biết:R1 = 12; R2 = 6; R3 = 12; U = 18V. 
Các ampe kế có điện trở không đáng kể. 
Tìm các số chỉ của ampe kế? 
 Đáp số: I1 = 1A; I2 = 1,5A; I = 2,5A. 
Bài tập 2:
Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. 
Biết:R1 = R2 = 10; R3 = 5; R4 = 6 ; UAB = 12V. 
Các ampe kế có điện trở không đáng kể. 
Tìm cường độ dòng điện và hiệu điện thế qua hai đầu mỗi điện trở. 
 Đáp số: I4 = 1A; U4 = 6V; I2 = 0,6A; U2 = 6V
 I3 =I1 = 04 A; U1 =4V; U2 = 2V. Dạng 6: Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch phức tạp : Gồm các 
 đoạn mạch nhỏ không song song, không nối tiếp và ngược lại biết hiệu 
 điện thế giữa hai đầu doạn mạch phức tạp. Tính các đại lượng khác.
(II). Bài tập vận dung:
(1). Bài tập mẫu:
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ: 
Với R3 =2 R1. Điện trở của vônkế vô cùng lớn. Vônkế V1 chỉ 10V, 
vônkế V2 chỉ 12V.Tìm hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch UAB 
Giải:
Ta có chiều dòng điện qua các điện trở được
biểu diễn như trên hình vẽ.
 U = U +U = I R + I R UV = U 2 +U 3 = I 2 R2 + I 3 R3
Ta có: V 1 1 2 1 1 2 2 2
Điện trở của vônkế vô cùng lớn nên ta có sơ đồ mạch điện: R1ntR2ntR3
 UV = I1R1 + I 2 R2 = 10 UV = I 2 R2 + I 3 R3 = 12
Do đó I1 = I2 = I3 = I => 1 2
 R1 + R2 R1 + R2 10
 = = 12(R1 + R2 ) = 10(R2 + 2R1 )  R2 = 4R1
=> R2 + R3 R2 + 2R1 12
 U UV U UV 7 7
 AB = 1  AB = 1  U = .U = .10 = 14V
 R + R + R R + R 7R 5R AB 5 V1 5
Mà 1 2 3 1 2 1 1
Vậy hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạchUAB = 14V.