Tài liệu Skkn-hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở

A) Đặt vấn đề. 1. Lý do chọn đề tài: Trong chương trình Vật lý THCS ở giai đoạn 1 ( lớp 6 và lớp 7), vì khả năng tư duy của học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên SGK chỉ đề cập đến những khái niệm, những hiện tượng vật lý quen thuộc thường gặp hàng ngày. ở giai đoạn 2 ( lớp 8 và lớp 9 ), khả năng tư duy của các em đã phát triển, đã có một số hiểu biết ban đầu về khái niệm cũng như hiện tượng vật lý hằng ngày. Do đó chương trình sách giáo khoa vật lý ở lớp 9 đòi hỏi cao hơn, nhất là việc vận dụng các kiết thức vật lý vào giải bài tập. Hệ thống bài tập chủ yếu trong chương trình vật lý lớp 9 là các bài toán về điện và quang, trong đó bài tập về phần điện rất đa dạng và phong phú. Qua việc giảng dạy bộ môn Vật lí nói chung và phần điện học nói riêng tôi thấy bài tập liên quan đến biến trở là loại bài tập khó. Học sinh thường ngại làm những bài tập dạng này do tính toán phức tạp, áp dụng nhiều kiến thức toán, học sinh trung bình thường tích hợp kiến thức chưa tốt . Trong quá trình làm bài tập học sinh thường chỉ quen với cách mắc biến trở nối tiếp trong mạch điện nên khi biến trở tham gia cách mắc hỗn hợp các em còn lúng túng. Từ những lý do trên, trong quá trình giảng dạy tôi đã chọn viết và áp dụng vào giảng dạy cho học sinh chuyên đề “Hướng dẫn học sinh giải bài tập về mạch điện có biến trở ” để giúp HS lớp 9 có một định hướng về phương pháp giải bài tập về mạch điện có biến trở. 2. Mục đích nghiên cứu. Phân loại các dạng bài tập về mạch điện có biến trở và hướng dẫn HS cách phân tích tìm lời giải đối với từng dạng, và hướng dẫn chi tiết ở một số bài tập cụ thể để từ đó các em có thể nắm vững phương pháp và tự lực giải được các bài tập dạng này. 3. Đối tượng và thời gian nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 9 nơi tôi công tác - Thời gian nghiên cứu: trong năm học 2010-2011 1 B) nội dung. I. Một số vấn đề về lý thuyết: a) Khái niệm về biến trở: Biến trở là điện trở có thể thay đổi được trị số và có thể được sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch. Biến trở có thể mắc nối tiếp, mắc song song hoặc mắc hỗn hợp với các thiết bị trong mạch điện. Có nhiều loại biến trở như biến trở con chạy, biến trở than hay biến trở có tay quay... Biến trở là dụng cụ có nhiều ứng dụng trong thực tế cuộc sống và kĩ thuật như biến trở hộp trong các thiết bị điện đài, ti vi,... b) Cách mắc biến trở vào mạch điện . + Biến trở được mắc nối tiếp : A M C B + Biến trở được mắc vừa nối tiếp vừa song song . M Đ C A N M � R1 D R2 B + Biến trở được mắc vào mạch cầu. : M . . A C R . N Đ A . C N C B . N B II/ Một số dạng bài tập về mạch điện có biến trở và cách giải. U Dạng 1: Biến trở được mắc nối tiếp với phụ tải Ví dụ 1: ( Bài 2 sgk vật lí 9 trang 32 ) Một bóng đèn khi sáng bình thường A c B Đ có điện trở là R1 = 7,5  và cường độ dòng điện chạy qua khi đó I = 0,6 A . Bóng đèn được mắc nối tiếp với biến trở và 2 chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12 V .Phải điều chỉnh con chạy C để R AC có giá trị R2 = ? để đèn sáng bình thường ? Hướng dẫn Khi đèn sáng bình thường => Iđ = 0,6 A => Itm = 0,6 A (vì mạch nt) � Itm = U  0, 6 ( A) RAC  R1 Từ đó HS tìm ra RAC + R1 và rút ra RAC khi thay R1 = 7,5  Bài giải Theo đầu bài : R1 = Rđ = 7,5  và Iđm = 0,6 A Để đèn sáng bình thường � Iđ = 0,6 A. vì Đ nối tiếp với RAC => I tm = 0,6 A áp dụng định luật ôm cho mạch nối tiếp ta có U 12 RAC+Rđ= I  0, 6  20() � RAC  20  7,5  12,5() Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho R AC = 12,5  thì khi đó đèn sẽ sáng bình thường . Ví dụ 2: Cho mạch điện ( như hình vẽ ) . có UAB = 12 V , khi dịch chuyển con M . A R1 A c B N chạy C thì số chỉ của am pe kế thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A . Hãy tính giá trị R1 và giá trị lớn nhất của biến trở ? Hướng dẫn Khi C dịch chuyển => số đo của am pe kế thay đổi từ 0,24 A đến 0,4 A nghĩa là gì ? +) Khi C trùng A => RAC = 0 => RMN = R1 (nhỏ nhất ) => I = 0,4 A là giá trị lớn nhất . Lúc đó Rtđ = R1 ... Biết I & U ta tính được R1 Ngược lại +) Khi c trùng với B ..... I = 0,24 A là giá trị nhỏ nhất => Rtđ = R1 + Ro . vậy biết U , R1 và I ta sẽ tính được Ro là điện trở lớn nhất của biến trở . Bài giải 3 1. Tính R1 : Khi con chạy C trùng với A => Rtđ = R1 ( vì RAC = 0 ) và am pe kế khi đó chỉ 0,4 A . U 12 MN Mà UMN = 12 V => R1 = Rtđ= I  0, 4  30( ) Vậy R1 = 30  2. Tính điện trở lớn nhất của biến trở : Khi C trùng với B => Rtđ = R1 + Ro có giá trị lớn nhất => I đạt giá trị nhỏ nhất => I = 0,24 A Ta có Ro + R1 = U MN 12   50() Mà R1= 30(  ) � Ro = 50 – 30 = 20 (  ) I 0, 24 Vậy giá trị lớn nhất của biến trở là 20  .M Ví dụ 3 : Cho mạch điện ( như hình vẽ ) Đ .N C Đèn loại 6 V – 3 W , UMN = 12 V không đổi . Rx 1 – Khi điện trở của biến trở Rx = 20  . Hãy tính công suất tiêu thụ của đèn và cho biết độ sáng của đèn thế nào ? 2 – Muốn đèn sáng bình thường phải điều chỉnh con chạy cho R’x = ? Bài giải : 1 ) Khi Rx = 20  => Rtđ = Rđ + Rx = Rđ + 20 ( vì mạch nối tiếp ) . U 12 U 2 dm 62  0, 4( A)   10() => Rtđ= 10 + 20 = 30 (  ) => I = MN  Mà Rđ = Rtd 30 Pdm 3, 6 => Pđ = I 2 . Rđ = 0,42. 10 = 1,6 ( W ) Ta thấy Pđ < Pđm vậy đèn tối hơn bình thường . P 3, 6 dm 2) Để đèn sáng bình thường � Iđm = U  6  0, 6 ( A) Vì là mạch nt => Iđ là I ‘tm dm Nên I ‘ tm = 0,6 A => R’tđ= Rđ + R’x = U MN 12   20 () � Rx '  20  Rd  20  10  10() ' I 0, 6 Vậy phải điều chỉnh con chạy C sao cho R’x = 10  thì đèn sáng bình thường . M. Ví dụ 4 : Cho mạch điện ( như hình vẽ ) 4 R V A C B .N Khi con chạy C ở vị trí A thì vôn kế chỉ 12 V Rx khi con chạy C ở vị trí B thì vôn kế chỉ 7,2 V Tính giá trị điện trở R ( Biết trên biến trở có ghi 20  - 1 A ) Hướng dẫn : Tương tự như VD2 khi c trùng với A => vôn kế chỉ giá trị lớn nhất nghĩa là chỉ U MN và khi đó Rtđ chỉ còn là R ( R AC = 0 ) . Khi C trùng với B => R AC bằng số ghi trên biến trở => HS dễ dàng giải được bài toán ...... Bài giải +)Khi con chạy C trùng với A khi đó R AC = 0 => Rtđ = R và khi đó vôn kế chỉ 12 V nghĩa là UMN = 12 V +) Khi con chạy C trùng với B khi đó R AC = 20  ( bằng số ghi trên biến trở ) và khi đó vôn kế chỉ 7,2 V => UR = 7,2 V � U AC  U MN  U R  12  7, 2  4,8 (V ) � I AC  U AC 4,8   0, 24 ( A) Vì mạch nt � I R  0, 24 ( A) mà UR = 7,2 V RAC 20 U 7, 2 R Vậy : R  I  0, 24  30 () R Trên đây là một số ví dụ tiêu biểu cho dạng mạch điện có biến trở mắc nối tiếp với phụ tải . Song để thành thạo loại bài tập này HS cần phải rút ra cho mình một vài kinh nghiệm sau : 1 - Rtđ = Rtải + Rx trong đó Rx là phần điện trở tham gia của biến trở . 2 - I Rx là cường độ dòng điện trong mạch chính và URx = Utm - Utải 3 - Khi C trùng với điểm đầu lúc đó Rx = 0 & Rtđ = Rtải ( là giá trị nhỏ nhất của điện trở toàn mạch ) và khi đó I đạt giá trị lớn nhất ( vì UMN không đổi ) . 4 - Ngược lại khi C trùng với điểm cuối lúc đó R tđ = Rtải + Rx ( là giá trị lớn nhất của Rtđ ) và khi đó I đạt giá trị nhỏ nhất ( vì UMN không đổi ) . Dạng 2: Biến trở được mắc vừa nối tiếp, vừa song song. Với loại bài tập này biến trở được dùng như một điện trở biến đổi , ta phải sử dụng bất đẳng thức ( 0 �Rx �Ro ) trong đó Ro là điện trở toàn phần của biến trở . Và HS phải 5 biết vẽ lại mạch điện để dễ dàng sử dụng định luât ôm trong mạch nối tiếp cũng như mạch song song . Ví dụ 5 : ( Bài 11.4 b SBT L9) Cho mạch điện (như hình vẽ ),đèn sáng bình thường Với Uđm = 6 V và Iđm = 0,75 A . Đèn được mắc với biến trở Có điện trở lớn nhất băng 16  và UMN không đổi băng 12V ĐC A . M Tính R1 của biến trở để đèn sáng bình thường ? Hướng dẫn + Trước hết HS phải vẽ lại được mạch điện & khi đó (Đ// RAC) nt RCB Trong đó: RAC = R1 + Khi đèn sáng bình thường => Uđ = UAC = ? -> UCB = ? + Iđ + IAC = ICB Trong đó: I AC  U AC R1 ; I CB  U Ud U U Ud � Id  d  (*) 16  R1 R1 16  R1 Học sinh giải PT (*) -> Tìm được R1 Sơ đồ mới: . Bài giải Đ 16-R1 R1 + A B C . - C Ta có: RCB = 16 – R1 Vì đèn sáng bình thường -> Uđ = 6V Iđ = 0,75A U 6 d -> UAC = Uđ = 6V-> IAC = R  R 1 1 Vì (Đ//RAC) nt RAC => Id + IAC = IAC 6 12  6 Ta có PT: I d  R  16  R 1 1 U U d Mà I AC  16  R 1 6 6 Hay 0,75 + R  16  R 1 1 6 . B N . 3 6 6 1 2 2      4 R1 16  R1 4 R1 16  R1 R1 (16-R1) + 8(16-R1) = 8R1 16R1 – R21 + 128 – 8R1 = 8R1 R21 = 128 => R1 = 128 R1 = 11,3 (  ) Vậy phải điều chỉnh con chạy C để RAC = R1 = 11,3 (  ) thì đèn sáng bình thường. . Ví dụ 6: .N Cho mạch điện như hình vẽ. I Biến trở có điện trở toàn phần Ro = 12  Ix A Ro B C Đèn loại 6V – 3W; UMN = 15 V. a, Tìm vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường. Iđ b, Khi định C -> Độ sáng của đèn thay đổi thế nào? Rx Bài giải: . Tương tư như ví dụ 5. Ro - Rx A C M B .N Mạch điện được vẽ lại: Gọi RAC = x (  ) điều kiện: 0 < x < 12 thì RCB = 12 - x (  ) Khi đèn sáng bình thường: Uđ = Uđm = 6V -> Iđ = Pđ = Pđm = 3 W P 3   0,5( A) U 6 Vì (Đ// RAC) nt RCB -> Iđ + IAC = ICB và UAC = Uđ -> UCB = U - Uđ = 15 - 6 = 9 (V) áp dụng định luật ôm trong mạch nối tiếp và song song: Id  Ud U Ud 1 6 9  hay   x 12  x 2 x 12  x � x (12  x)  12(12  x )  18 x � 12 x  x 2  144  12 x  18 x � x 2  18 x  144  0  '  81  144  225 �  '  225  15 9  15 9  15 x1   6(); x2   24 1 1 (loại) Vậy phải điều chỉnh con chạy C để RAC = 6(  ) thì khi đó đèn sáng bình thường. 7 b. Khi C � A � Rx giảm dần. Nhưng chưa thể kết luận về độ sáng của đèn thay đổi như thế nào được. Mà phải tìm I qua đèn. Khi C=>A => biện luận độ sáng của đèn (…) Rd  U 2 dm 62 U 12.x 12 x  144  x 2 15(12  x)   12() RMN   12  x  � I  MN  2 ( A) Pdm 3 12  x 12  x RMN  x  12 x  144 Dòng điện qua đèn từ mạch song song: Id  I x 15( x  12) x 15 x 15  2 .  2  x  12  x  12 x  144 x  12  x  12 x  144  x  12  144 x Khi C =>A làm cho x giảm => ( x  12  144 ) tăng lên => Iđ giảm đi. x Vậy độ sáng của đèn giảm đi (tối dần) khi dịch C về A. R1 Ví dụ 7: Cho mạch điện (như hình vẽ): A AB làm biến trở con chạy C có điện trở toàn phần là 120  . Nhờ có biến trở làm thay đổi cường độ dòng điện trong mạch từ 0.9A đến 4.5A. B C . M U . N 1. Tìm giá trị của điện trở R1? 2. Tính công suất toả nhiệt lớn nhất trên biến trở. Biết U không đổi. Hướng dẫn: Học sinh khai thác từ Imin=0.9A mà U không đổi => Rtđ max => C �B và Rtđ=R1 + RAB= R1 + 120 (  ) �I  U U �  0.9 (1) R1  120 R1  120 Khi Imax= 4.5A, U không đổi => Rtđ min => C �A để RAC = 0 khi đó Rtđ = R1. I U U  4,5 (2) hay R1 R1 Giải hệ phương trình tạo bởi (1) và (2) => R1& U Bài giải: 8 1. Tìm R 1 =? Vì U không đổi, khi cường độ dòng điện trong mạch nhỏ nhất I = 0.9A => C �B =>R td  R1  RAB  R1  12 U U Ta có: I = R td  R  120  0.9(1) 1 Vì U không đổi, khi cường độ dòng điện trong mạch lớn nhất I = 4,5A U U => C �A =>R Ac =0 ( ) =>Rtđ = R1 Ta có I  R � R  4,5 (2) td 1 Từ (2) Ta có : U = 4,5 R1 (3) . Thế (3) vào (1) Ta có : 4,5.R1  0.9 R1  120 � 4,5 R1  0,9 R1  108 � 3, 6 R1  108 � R1  30() � U  135(V ) Vậy R1=30  và U=135 V 2, Tìm vị trí của C để Px đạt giá trị lớn nhất ? Gọi RAC = Rx (  ) ( 0 ( Rx . U 2 .Rx U2 U2   ( R1  Rx ) 2 R12  2 R1 Rx  Rx 2 R12  2 R1  Rx Rx R12  Rx ) nhỏ nhất. Rx áp dụng bất đẳng thức Cô si vào 2 số dương ta có: R12 R12 R12 2  Rx  2 R1 , thay R1 = 30(  )  Rx �2 .Rx  2 R1  2 R1. Nghĩa là: Rx Rx Rx 302  Rx  60 � Rx 2  60 Rx  900  0 � ( Rx  30) 2  0 � Rx  30. Ta có phương trình: Rx U 2 .Rx 1352.30 1352.30 1352     151,875(W ) Khi đó Px (cực đại) = ( R1  Rx )2 (30  30) 2 602 120 Dạng 3: Biến trở trong mạch cầu Biến trở có nhiệm vụ cung cấp điện cho hai điện trở nằm trongR 2 mạch của cầu. 1 D R2 Ví dụ 8: Cho mạch điện như hình vẽ . 9 . N V M Biết R1=3  ; R2=6  , AB là biến trở có con chạy C C A B và điện trở toàn phần Ro = 18  . MN không đổi bằng 9V. 1, Xác định vị trí con chạy C để vôn kế có chỉ số không? 2, Điện trở vôn kế vô cùng lớn. Tìm vị trí của con chạy để vôn kế chỉ 1V. Bài giải: 1, Tìm vị trí C để vôn kế chỉ 0 V?. Khi vôn kế chỉ 0 V => MN là mạch cần cân bằng. Cách 1: Ta dùng công thức điện trở: Gọi RAC = x (  ) (0 < x < 18) R R 3 6 1 2 Khi đó: RCB = 18 - x (  ). áp dụng công thức: R  R � x  18  x AC CB � 3(18  x)  6 x � 54  3 x  6 x � 9 x  54 � x  6() Vậy vị trí con chạy C trên AB sao cho RAC = 6  thì vôn kế chỉ 0 V. Cách 2: Vì RV vô cùng lớn nên MN trở thành 2 mạch song song R1độc lập. Ta có: U1  3 x .U MN và U 3  .U MN 3 6 18 Để vôn kế chỉ 0 V =>U1 = U3 mà U1 = => M U MN 3 R2 R3 A .N R4 C C B U x x 1 .U MN  MN �  � x  6() 18 3 18 3 2. Tìm vị trí của C để vôn kế chỉ 1V?. Ta thấy U1 = U 3 9 .U MN  MN   3(V ) không phụ thuộc vào vị trí con chạy C. 36 3 3 Vậy để vôn kế chỉ 1V thì UAC phải chênh lệch với U1 là 1V. Do đó ta có 2 đáp số cho UAC: UAC = 2V UAC = 4V Mà UAC = x .U MN . 18 * Trường hợp UAC = 2V ta có phương trình: 10 x x .9  2 �  2 � x  4() 18 2 x  4 � x  8() 2 * Trường hợp UAC = 4V ta có phương trình: Vậy để vôn kế chỉ 1Vcon chạy C có 2 vị trí trên AB. Để RAC = 4  hoặc để RAC = 8  D Ví dụ 9: R2 R1 A Cho mạch điện (như hình vẽ) M N Biết R1 = 1  ; R2 = 2  ; R3 = 0 .R3 C Điện trở toàn phần của biến trở là 6  . UMN =9V A B 1, Xác định vị trí con chạy C để ampe kế chỉ số 0. 2, Xác định vị trí con chạy C để hiệu điện thế giữa hai điện trở R1 và R2 bằng nhau. Bài giải: 1. Để ampe kế chỉ số 0 => MN là mạch cầu cân bằng R R R R 1 2 1 2 áp dụng công thức: R  R hay R  R 3 4 AC CB Gọi RAC = x Ta có : (0 < x< 6 ) RCB = 6 - x và 1 2  � 6  x  2 x � 3 x  6 � x  2 ( ) x 6 x *) Khi am pe kế chỉ số 0 ta vẽ lại mạch điện vì là mạch song song , nối tiếp . Nên muốn U1 = U2 thì R1,3 = R3,4 nghĩa là : R1 x R (6  x )  2 Thay R1 = 1  và R2 = 2  R1  x R2  6  x ta có phương trình : x 2(6  x) x 12  2 x  �  � 8 x  x 2  12  2 x  12 x  2 x 2 1 x 2  6  x 1 x 8 x 2 � x  2 x  12  0  '  1  12  13 �  '  13 � x1  1  13 () ; x2  1  13 ( loại) Vậy để hiệu điện thế giữa hai đầu R1 và R2 bằng nhau thì vị trí của con chạy C trên AB sao cho RAC = 1  13 () U0 Ví dụ 10: Cho mạch điện (như hình vẽ ) Biết Uo = 12 V , Ro là điện trở , R là biến trở + _ A am pe kế lí tưởng . Khi con chạy C của biến trở R từ M đến N , ta thấy am pe kế chỉ giá trị lớn nhất I1 = 2 A Và giá trị nhỏ nhất I2 =1 A . Bỏ qua điện trở của các dây nối. 11 M C R R0 N 1 – Xác định giá trị Ro và R ? 2 – Xác định vị trí của con chạy C của biến trở R để công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng một nửa công suất cực đại của nó ? Bài giải : 1 – Tính R0 & R ? Với mạch điện này thì : RMC // RNC và RMC + RNC = R . Vì vậy khi ta đặt RMC = x () � RNC  R  x khi đó chỉ số của am pe kế là : I (0  x  R ) � RMNC  x( R  x ) R U0 U0  R0  RMNC R  x( R  x) 0 R +) Khi con chạy C ở M ( ở N ) thì RMNC = 0 và lúc đó am pe kế sẽ chỉ giá trị cực đại : I1  U0 U 12 � R 0  0   6 ( ) R0 I1 2 RMNC  +) Để am pe kế chỉ giá trị nhỏ nhất thì : triển khai RMNC : RMNC   x  Rx  R 2 Để RMNC có giá trị cực đại bằng chính giữa của biến trở và x( R  x) phải có giá trị cực đại , ta R R2 R2 R2 R   ( x  )2 R 4 4  4 2 � 4 R R  x 2  Rx  R R R thì : ( x  )2  0 � x  () Tức là con chạy C ở 4 2 2 � RMNC  U0 R 12 ( ) � I 2    1(*) 4 R0  RMNC 6  R 4 Giải phương trình (*) ta tìm được R = 24 () Vậy : R0 = 6  và R = 24  2 - Để có phương án giải phần này ta phải áp dụng công thức P = I 2R và định luật bảo toàn năng lượng trên toàn mạch điện . Đặt RMNC  y  x(24  x) mà PMNC = RMNC.I 2 24 U 12 2 2 2 0 +) Công suất tiêu thụ trên toàn biến trở là : P  yI  ( R  y ) . y  ( 6  y ) . y 0 12 mà công suất của nguồn điện & công suất tiêu thụ trên R0 là Pn =UoI & PRo = Ro I2 Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có : Pn = PRo + P hay UoI = RoI 2 + P � R0 I 2  U 0 I  P  0 (**) (**) là phương trình bậc 2 với ẩn là I 0 �U 0 2 4 R0 P 0 Để phương trình có nghiệm ��� P � Vậy Pmax  U 02 12 2 P 12 2   6 (W ) � ( ) . y  max  3 => 4 R0 4.6 6 y 2 U 02 4 R0 144 y 3 36  12 y  y 2 � 144 y  108  36 y  3 y 2 � 3 y 2  108 y  108  0 � y 2  36 y  36  0 ' Phương trình có � �� 17 � y1 18 17 35 (loai) ; y2 18 17 1 (  ) Mà ta đặt y  x(24  x) 24 nên ta có phương trình : x(24  x)  1 � x 2  24 x  24  0 24 ' Giải phương trình trên ta có �  � 11 �x� 12 11 23 ( ) 1 12 11 1 ( ) ; x2 Vậy có 2 vị trí của con chạy C trên biến trở R sao cho R MC �1  hoặc RMC �23  thì công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng một nửa công suất cực đại của nó . *) Những bài học kinh nghiệm mà HS cần phải được rút ra khi học & giải loại bài tập này là : 1- Biến trở là một điện trở biến đổi. 2 - Phải vẽ lại mạch điện để bài toán đơn giản. 3 - Đưa bài toán về dạng giải bài toán bằng cách lập phương trình qua công thức của mạch điện cân bằng. Chọn RAC là ẩn, biểu diễn RCB theo ẩn là RAC. Chú ý: RAC =Ro không đổi (số ghi trên biến trở). RCB = Ro - RAC <=> RAC = x thì ( 0 �x �R0 ) 4 - Quy tắc toán học cần phải thành thạo. 13 - Giải phương trình bậc 2 một ẩn số. - Giải hệ phương trình bậc nhất. - Giải bài toán cực đại, bất đẳng thức Cô si… . III/ Những bài tập tương tự: . Bài 1 : Cho mạch điện (như hình vẽ ) với U = 10 V U R1 = 12  ; Rx là biến trở có con chạy C . A C 1 – Khi Rx = 20  thì am pe kế chỉ 2 A R1 a) Vôn kế chỉ bao nhiêu ? b) Tính R2 = ? R2 2 - Đẩy con chạy C lên trên tì số đo của am pe kế & vôn kế V thay đổi thế nào ? Đáp số : 1- Vôn kế chỉ 6 V ; R2 = 4  2 - C dịch lên trên => Rtđ giảm => I tăng hay số chỉ của ampe kế tăng I tăng => UV – I,R1, 2 tăng => số chỉ của vôn kế tăng . Bài 2 : Cho mạch điện ( như hình vẽ ) . Trong đó U = 12 V ; R1 = 15  ; Rx là biến trở có con chạy C A 1 – Khi Rx = 10  thì am pe kế chỉ 1,2 A R1 a – Vôn kế chỉ bao nhiêu ? R2 C b – Tính giá trị điện trở R2 ? 2 - Đẩy C sang trái thì số chỉ của các đông hồ thay đổi thế nào ? R .R U. Rx V 15.10 1 x Hướng dẫn : 1a) R1, x  R  R  15  10  6 () � UV  I .R1, x  1, 2.6  7, 2(V ) 1 x U 4,8 1b) U 2  U  UV  12  7, 2  4,8 (V ) � R2  I2  1, 2  4() 2 - C => trái Rx giảm => R1,xgiảm => Rtđ giảm vì U không đổi => I tăng . Số chỉ của am pe kế tăng . Vì I tăng => U2 = I.R2 tăng = UV= ( U- U2 ) giảm . Vậy số chỉ của vôn D kế giảm . 14 Bài 3: Cho mạch điện ( như hình vẽ ) có 2 vị trí C cách nhau 10 cm ; Vôn kế chỉ 1 V . Cho biết AB có điện trở phân bố R1 R2 . M .N V đều theo chiều dài , AB = 100cm và điện trở toàn phần của C' C AB là Ro = 18  ; R1 =3  ; R2 = 6  ; RV vô cùng lớn . Tính UMN ? A B Hướng dẫn : Khi vôn kế chi 1 V thì UAC = U1 – 1 => U AC  U1  1 ' Các điện trở x & x’ tỉ lệ thuận với chiều dài , đoạn C C’ ứng với hiệu điện thế U CC Ta có : U CC  (U1  1)  (U1  1)  2 (V ) � U CC ' ' CC '  ' AB 100 U AB � U AB  .U CC '  .2  20 (V ) ' CC 10 AB Vậy UMN = 20 V R1 D . Bài 4: Cho mạch điện ( như hình vẽ ) AB là biến trở có con chạy C ; RA = 0 ; R1 =1  . A C M R2 = 2  ; Ro = 3  ( là điện trở toàn phần của AB ) R2 A N B UMN = 4 V . Xác định vị trí con chạy C để am pe kế chỉ 1 A và có chiều từ D => C ? Hướng dẫn : Đặt RAC = x ( 0 < x < 3 ) => RCB = 3 – x Ta hãy tính Rtđ theo x ; IA theo x rồi cho IA = 1 ta rút ra x = 2  Bài 5 : Cho mạc điện ( như hình vẽ ) V1 AB là biến trở có Ro = 6 000  , các vôn kế có V2 .M .N điện trở lần lượt là R1 = 2 000  ; R2 = 4 000  điện trở của dây nối & K không đáng kể , UMN = 60 V KC A B 1 – Khi K mở vôn kế chỉ bao nhiêu ? 2 – Khi K đóng . Tìm vị trí C để dòng điện qua K bằng 0 ? và khi đó các vôn kế chỉ bao nhiêu ? 3 – Khi K đóng , tìm vị trí C để 2 vôn kế chỉ cùng một giá trị . Khi đó dòng điện qua K là bao nhiêu & theo chiều nào ? Hướng dẫn : a) Vì 2 vôn kế nối tiếp nhau , mà UMN =60 V => U1 = 20 V & U2 =40 V b) Khi dòng điện qua K bằng 0 => MN là mạch cầu cân bằng 15 � R1 R  2 � RAC  2 000() RAC RCB Khi đó V1 chỉ 20 V ; V2 chỉ 40 V c) mạch MN => thành (R1 // RAC ) nt (R2 // RCB ) Đẻ 2 vôn kế chỉ cùng một giá trị => RMC = RCN ... HS giải phương trình : 2000 x 4000(6000  x)  x  2000 1000  x 2x 4(6  x )  x2 1 x thay 1k  = 1000  ta có phương trình Giải pt ta tìm được x  4 Vậy RAC = 4000  IV. Kết quả của đề tài: Năm học 2010-2011 tôi được phân công giảng dạy bộ môn Vật lý ba lớp 9A, 9B, 9C trong đó lớp 9A là lớp chọn, con hai lớp 9B, 9C có lực học như nhau. Trong quá trình áp dụng thể nghiệm đề tài, tôi chỉ áp dụng vào giảng dạy ở lớp 9A và lớp 9C (lớp 9B để đối chứng). Sau đó tôi đã tiến hành khảo sát hai lớp 9B và 9C với cùng một đề bài và trong cùng một khoảng thời gian tôi thu được kết quả như sau: Lớp 9B Số bài 32 Tỉ lệ% Điểm 0 0 0% Điểm 1,2 0 0% Điểm 3,4 10 31.25% Điểm 5,6 18 56.25% Điểm 7,8 4 12.5% Điểm 9,10 0 0% Điểm 0 0 0% Điểm 1,2 0 0% Điểm 3,4 3 10.34% Điểm 5,6 13 44.83% Điểm 7,8 12 41.38% Điểm 9,10 1 3.45% Lớp 9C Số bài 29 Tỉ lệ% Qua khảo sát tôi thấy việc áp dụng đề tài vào giảng dạy thì kết quả khả quan hơn. Các HS yếu đã biết giải tốt các bài tập dạng biến trở mắc nốt tiếp, đồng thời biết vẻ lại mạch điện và làm được những bài dạng biến trở mắc hỗn hợp không quá khó. Các HS giỏi đã tự tin hơn khi gặp một vài bài toán khó. Nhìn chung tất cả các em cảm thấy bớt lúng túng và thích thú hơn khi giải một bài toán mạch điện có biến trở. Qua kết quả này, hy vọng lên cấp III khi học phân môn điện các em sẽ có một số kỹ năng cơ bản để giải loại toán này 16 C) Kết luận Tuy bài tập về biến trở chỉ là một phần nhỏ trong hệ thống bài tập phần điện nhưng đây là loại bài tập đòi hỏi sự tổng hợp cao của các kiến thức về điện trở, định luật ôm cho các đoạn mạch mắc nối tiếp và song song, kiến thức về công suất , điện trở tương đương cho đoạn mạch nối tiếp , song song , hỗn hợp. Việc phân loại bài tập như SKKN này giúp học sinh hệ thống kiến thức cơ bản của chương điện học sâu hơn , đồng thời giúp các em làm quen với những bài tập khó, về tính giá trị nhỏ nhất , lớn nhất của cường độ dòng điện , hiệu điện thế hay công suất điện. Việc áp dụng các bài tập này giúp các em có cơ sở ôn tập kiến thức điện học, hoặc bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí THCS. Phần điện một chiều, các bài tập này giúp các em có cơ sở ôn luyện trong kì thi vào lớp 10, và đặc biệt là thi vào các trường THPT chuyên. C) kiến nghị + Đối với giáo viên dạy bộ môn vật lý: Để giúp HS hứng thú và đạt kết quả tốt trong việc giải toán điện một chiều lớp 9 nói chung, phần bài tập mạch điện có biến trở nói riêng, điều cơ bản nhất mỗi tiết dạy giáo viên phải tích cực, nhiệt tình, truyền đạt chính xác, ngắn gọn nhưng đầy đủ nội dung, khoa học và lô gích nhằm động não cho HS phát triển tư duy, độ bền kiến thức tốt. Khi dạy bài tập phải phân ra từng dạng nhỏ, hướng dẫn HS giải theo từng dạng. 17 Thường xuyên nhắc nhở các em yếu, động viên, biểu dương các em khá giỏi, cập nhật vào sổ theo dõi và kết hợp với GV chủ nhiệm để có biện pháp giúp đỡ kịp thời, kiểm tra thường xuyên vở bài tập vào đầu giờ trong mỗi tiết học, làm như vậy để cho các em có một thái độ đúng đắn, một nề nếp tốt trong học tập. Đối với một số HS chậm tiến bộ thì phải thông qua GVCN kết hợp với gia đình để giúp các em học tốt hơn. Hoặc qua GV bộ môn toán để giúp đỡ một số HS yếu toán có thể giải được một vài bài toán đơn giản về điện lớp 9. Từ đó gây sự đam mê, hứng thú học hỏi bộ môn vật lý. + Đối với nhà trường và cấp trên: Cần tạo điều kiện cho giáo viên Vật lý có thêm một số tiết luyện tập (có thể là ngoại khóa) để có điều kiện rèn luyện kỷ năng giải bài tập cho HS. Cần có phòng học bộ môn và có đủ thí nghiệm thực hành để việc học lý thuyết có hiệu quả, HS dễ nắm bắt được các hiện tượng, định luật Vật lý từ đó việc học bài tập cũng dễ dàng hơn. Phòng giáo dục và cụm cần tăng cường tổ chức các chuyên đề Vật lý để nhằm nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ của giáo viên bộ môn Vật lý. Trên đây chỉ là một vài suy nghĩ của riêng cá nhân tôi và một vài kinh nghiệm nhỏ trong công tác giảng dạy, tôi cũng mạnh dạn đưa ra để trao đổi cùng bạn bè, đồng nghiệp và cũng muốn góp một phần nhỏ công sức cuả mình vào việc nâng cao chất lượng dạy học chung của toàn ngành giáo dục. Dù đã cố gắng nhiều tuy nhiên trình độ và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong muốn nhận được sự góp ý kiến, xây dựng của bạn bè, đồng nghiệp, hội đồng khoa học các cấp để những lần tiếp theo tôi có thể làm được tốt hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! 18 Tài liệu tham khảo - 500 bài tập vật lý thcs – Phan Hoàng Văn - nxb Đại học quốc gia tphcm - Bài cơ bản và nâng cao vật lý 9 – Nguyễn đức hiệp – lê cao phan - nxbgd - 450 câu hỏi trắc nghiệm và 249 bài tập vật lý chọn lọc thcs -Vủ thanh khiết - nguyễn đức hiệp - nxb hà nội - 121 bài tập nâng cao vật lý 9 – NXBGD 19