Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học

 Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học
 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG 
 BÀI TẬP VỀ ĐIỆN HỌC
 NGƯỜI VIẾT : KIM THỊ HƯỜNG
 GIÁO VIÊN TRƯỜNG THCS BỒ LÝ- TAM ĐẢO – VĨNH PHÚC.
 Chuyên đề được thực hiện với đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý lớp 9 
trường THCS Bồ Lý -Tam Đảo - Vĩnh Phúc.
Dự kiến chuyên đề được bồi dưỡng trong 36 tiết (12 buổi).
A. Kiến thức cơ bản được sử dụng trong chuyên đề:
I. Định luật ôm cho đoạn mạch:
 U
 I  Trong đó: I là cường độ dòng điện (A)
 R
 U là hiệu điện thế (V)
 R là điện trở (  )
II. Công thức điện trở:
 l
 R   Trong đó: l là chiều dài dây dẫn (m)
 S
 2
 S là tiết diện dây dẫn (m )
  là điện trở suất của dây dẫn (  m)
III. Định luật ôm cho đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp.
1. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch mắc nối tiếp:
 I = I1 = I2 = . = In
2. Hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc nối tiếp:
 U = U1 + U2 +  + Un
3. Điện trở toàn phần ( tương đương) của đoạn mạch mắc nối tiếp:
 R = R1 + R2 +  + Rn
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:
 1 1 1 R1R2
   hay R 
 R R1 R2 R1  R2
 1 Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết:
R1 = R2 = 10  ; R3 = R4 = 20  ; 
R5 = R6 = 12  ; R7 = 4  ; 
Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
 Đáp số: 6
 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.
 (II). Bài tập vận dung:
 (1). Bài tập mẫu:
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết:
R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 = R8 = R 9 = R10 = 
R11 = 12 =R = 10  . Dây nối có điện trở nhỏ không 
đáng kể. Tính điện trở tương đương của mạch điện.
 Giải
Vì dây nối có điện trở không đáng kể nên các nút sau có cùng điện thế nên có thể 
chập với nhau (coi chúng trùng nhau): A D C F 
 B E M N
Ta vẽ lại mạch điện như sau:
Do đó điện trở tương đương của toàn mạch là:
 R 10
Rtđ = 2R +  2.10   22
 5 5
 (2). Bài tập tự giải:
Bài tập 1:
 3 Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học
Hỏi phải mắc tối thiểu bao nhiêu điện trở 6 , mắc như thế nào để được mạch điện 
có điện trở 9 ?
 Giải
Ta thấy: 9   6  . Vậy mạch cần mắc gồm 1 điện trở 6
  mắc nối tiếp với đoạn mạch 
X = 9 - 6 = 3  .Ta lại thấy 3   6  , Vậy mạch X gồm 
1 điện trở 6  mắc song song với đoạn mạch Y thoả 
 1 1 1
mãn    Y  6 .
 3 6 Y
Vậy mạch X gồm 2 điện trở 6 mắc song song nhau.
Vậy phải cần ít nhất 3 điện trở loại 6 mắc với nhau như sơ đồ trên để được đoạn 
mạch có điện trở 9 .
 (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 R o  , mắc như thế nào để được 
mạch điện có điện trở 41/15Ro  ?
 b) Hỏi phải mắc tối thiểu bao nhiêu điện trở R o  , 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.
 (I). Phương pháp giải:
 - Tính điện trở của đoạn mạch mắc song song.
 - Tính hiệu điện thế của đoạn mạch mắc song song.
 - Tính cường độ dòng điện của đoạn mạch mắc song song.
 * Chú ý rằng khi chỉ có 2 điện trở mắc song song thì ta có công thức:
 I C R2 I C R1
 I1  ; I 2  .
 R1  R2 R1  R2
 (II). Bài tập vận dung:
 (1). Bài tập mẫu:
 5 Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học
 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.
 (II). Bài tập vận dung:
 (1). Bài tập mẫu:
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ: 
Với R1 = 6  ; R2 = R4 = 4  R3 = 12  ;
R5 = 1  . U= 21V. Điện trở của ampe kế nhỏ 
không đáng kể.
Tính số chỉ của ampe kế.
 Giải:
Giả sử chiều dòng điện qua các điện trở được biểu 
diễn như trên hình vẽ.
Ta có: I1 = I2 + Ia  Ia = I1 – I2
Điện trở của ampe kế nhỏ không đáng kể nên 
Ta vẽ lại mạch điện như sau:
Ta có sơ đồ mạch điện:R1 // R3 ntR2 //R4 ntR5
 R1R3 6.12
 RAC    4
 R1  R3 6 12
 R2 R4 4.4
 RCB    2
 R2  R4 4  4
Rtđ = RAC + RCB + R7 = 4 + 2 + 1 = 7 
Vậy cường độ dòng điện qua mạch chính và qua điện trở R5 là:
 U 21
 I 5  I    3A
 Rtd 7
cường độ dòng điện lần lượt qua các điện trở R1 và R2 là:
 I.R3 3.12 I
 I1    2A ; I 2  I 4   1,5A
 R1  R3 6 12 2
Vậy số chỉ của ampe kế là: Ia = 2 - 1,5 = 0,5A 
 7 Phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập về điện học
 U  I R  I R  12
 V2 2 2 3 3
 R1  R2 R1  R2 10
     12R1  R2   10R2  2R1   R2  4R1
 R2  R3 R2  2R1 12
 U UV U UV 7 7
Mà AB  1  AB  1  U  .U  .10  14V
 AB V1
 R1  R2  R3 R1  R2 7R1 5R1 5 5
Vậy hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạchUAB = 14V. 
(2). Bài tập tự giải:
Bài tập 1:
 Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết hiệu điện 
thế giữa A và D là UAD = 9V; giữa M và B là UMB = 
12V; điện trở R1 = 6  ; R3 = 3R2. 
Tính các điện trở R3 và R2.
 Đáp số: R2 = 3 ; R3 = 9 
Bài tập 2:
Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết:
R1 = 2  ; R2 = R4 = 4  ; R3 = 8  ; R5 = 3  ; R6 = 1
  ; U = 24V. 
Tính UCD ; UMC . 
 Đáp số: UCD = 4V; UMC = 13V.
 I4 = 0,5A; dòng điện đi từ D đến C
 Dạng 7: Tìm cách mắc các bóng đèn giống nhau vào mạch. 
 (I). Phương pháp giải: 
 2
 U dm
 - Tính giá trị điện trở của một đèn theo công thức: Rd  
 Pdm
 Pdm
 - Cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn là I dm 
 U dm
 - Coi các bóng đèn được mắc thành x hàng song song, mỗi hàng gồm y bóng 
đèn mắc nối tiếp (x, y  N * )
 y.R
 - Tính điện trở tương đương của mạch đèn R  d .
 md x
 - Tính cường độ dòng điện qua cụm đèn I md  x.I dm .
 U m
 - Áp dụng định luật ôm tính cường độ dòng điện qua mạch chính: I C  
 Rm
 U m
rồi đặt I m  rồi giải phương trình theo phương pháp giải phương trình nghiệm 
 Rm
nguyên.
 * Chú ý: x.y = tổng số đèn.
 (II). Bài tập vận dụng:
 9