Chào các em học sinh thân mến,

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải quyết hai bài tập liên quan đến mạch điện một chiều, cụ thể là tìm cường độ dòng điện và suất điện động của nguồn điện. Đây là những kiến thức rất quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 11 của chúng ta. Các em hãy chú ý theo dõi nhé!

***

Bài tập 1:

Mắc một điện trở 16 ôm vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong là 2 ôm thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 9,4V. Xác định cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện ?

Phân tích đề bài và Tóm tắt:

• Điện trở mạch ngoài (điện trở tải): \(R = 16 \, \Omega\)
• Điện trở trong của nguồn: \(r = 2 \, \Omega\)
• Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn (cũng chính là hiệu điện thế mạch ngoài): \(U = 9.4 \, V\)

Yêu cầu:

• Cường độ dòng điện trong mạch: \(I = ?\)
• Suất điện động của nguồn: \(E = ?\)

Lời giải chi tiết:

Bước 1: Xác định cường độ dòng điện chạy trong mạch (I)

Chúng ta biết rằng hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn chính là hiệu điện thế trên điện trở mạch ngoài \(R\). Theo định luật Ohm cho đoạn mạch ngoài, ta có công thức:

\(U = I \cdot R\)

Từ công thức này, chúng ta có thể suy ra cường độ dòng điện \(I\):

\(I = \frac{U}{R}\)

Thay các giá trị đã biết vào:

\(I = \frac{9.4 \, V}{16 \, \Omega}\)

\(I = 0.5875 \, A\)

Vậy, cường độ dòng điện chạy trong mạch là \(0.5875 \, A\).

Bước 2: Xác định suất điện động của nguồn điện (E)

Có nhiều cách để tìm suất điện động \(E\). Chúng ta có thể sử dụng mối liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài \(U\), suất điện động \(E\), cường độ dòng điện \(I\) và điện trở trong \(r\):

\(U = E – I \cdot r\)

Từ công thức này, ta suy ra suất điện động \(E\):

\(E = U + I \cdot r\)

Thay các giá trị đã tìm được và đã biết vào:

\(E = 9.4 \, V + (0.5875 \, A \cdot 2 \, \Omega)\)

\(E = 9.4 \, V + 1.175 \, V\)

\(E = 10.575 \, V\)

Ngoài ra, chúng ta cũng có thể dùng định luật Ohm cho toàn mạch: \(I = \frac{E}{R+r}\)

Từ đó: \(E = I \cdot (R+r)\)

\(E = 0.5875 \, A \cdot (16 \, \Omega + 2 \, \Omega)\)

\(E = 0.5875 \, A \cdot 18 \, \Omega\)

\(E = 10.575 \, V\)

Kết quả hoàn toàn trùng khớp. Vậy, suất điện động của nguồn điện là \(10.575 \, V\).

Kết luận cho Bài 1:

Cường độ dòng điện chạy trong mạch là \(0.5875 \, A\).

Suất điện động của nguồn điện là \(10.575 \, V\).

***

Bài tập 2:

Mắc một điện trở 4 ÔM vào hai cực của một nguồn điện có điện trở trong là 2 ÔM thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 6V. Xác định cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện ?

Phân tích đề bài và Tóm tắt:

• Điện trở mạch ngoài: \(R’ = 4 \, \Omega\)
• Điện trở trong của nguồn: \(r’ = 2 \, \Omega\)
• Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn: \(U’ = 6 \, V\)

Yêu cầu:

• Cường độ dòng điện trong mạch: \(I’ = ?\)
• Suất điện động của nguồn: \(E’ = ?\)

Lời giải chi tiết:

Bước 1: Xác định cường độ dòng điện chạy trong mạch (I’)

Tương tự như bài 1, ta áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch ngoài:

\(U’ = I’ \cdot R’\)

Suy ra:

\(I’ = \frac{U’}{R’}\)

Thay các giá trị đã biết vào:

\(I’ = \frac{6 \, V}{4 \, \Omega}\)

\(I’ = 1.5 \, A\)

Vậy, cường độ dòng điện chạy trong mạch là \(1.5 \, A\).

Bước 2: Xác định suất điện động của nguồn điện (E’)

Ta sử dụng công thức liên hệ giữa hiệu điện thế mạch ngoài, suất điện động, cường độ dòng điện và điện trở trong:

\(U’ = E’ – I’ \cdot r’\)

Từ đó suy ra suất điện động \(E’\):

\(E’ = U’ + I’ \cdot r’\)

Thay các giá trị đã tìm được và đã biết vào:

\(E’ = 6 \, V + (1.5 \, A \cdot 2 \, \Omega)\)

\(E’ = 6 \, V + 3 \, V\)

\(E’ = 9 \, V\)

Chúng ta cũng có thể kiểm tra lại bằng công thức định luật Ohm cho toàn mạch:

\(E’ = I’ \cdot (R’ + r’)\)

\(E’ = 1.5 \, A \cdot (4 \, \Omega + 2 \, \Omega)\)

\(E’ = 1.5 \, A \cdot 6 \, \Omega\)

\(E’ = 9 \, V\)

Kết quả hoàn toàn chính xác. Vậy, suất điện động của nguồn điện là \(9 \, V\).

Kết luận cho Bài 2:

Cường độ dòng điện chạy trong mạch là \(1.5 \, A\).

Suất điện động của nguồn điện là \(9 \, V\).

***

Qua hai bài tập này, các em đã được ôn lại và củng cố cách áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch ngoài và cho toàn mạch, cũng như mối liên hệ giữa các đại lượng đặc trưng của nguồn điện. Hãy ghi nhớ các công thức và phương pháp giải để áp dụng vào các bài tập tương tự nhé!

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em đừng ngần ngại hỏi thầy nhé.

Chúc các em học tốt!