Bài 2 trang 40 SGK Vật lí 9

Đề bài

Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V - 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V như hình 14.1. Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.

a) Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.

b) Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.

c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.

GỢI Ý CÁCH GIẢI

a) Bóng đèn sáng bình thường, nên số chỉ của ampe kế đúng bằng cường độ dòng điện định mức chạy qua đèn.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở, từ đó tính được điện trở R_bt của biến trở.

Tính công suất tiêu thụ điện năng P_bt của biến trở.

c) Tính công A_bt của dòng điện sản ra ở biến trở trong 10 phút.

Tính công A của dòng điện sản ra ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.

Hướng dẫn giải

- Hệ thức của định luật Ôm: I = U/R

- Công suất: P = UI

- Công của dòng điện: A = Pt

Lời giải chi tiết

a) Khi đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường, có nghĩa là cường độ dòng điện qua bóng đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức, và đó cũng là chỉ số của ampe kế.

Ta có: \({I_A} = {I_{dm}} = {{{P_{dm}}} \over {{U_{dm}}}} = {{4,5} \over 6} = 0,75A\)

b) Bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở nên: U = U_đ + U_bt 

=> Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở: U_bt = U – U_đ = 9 – 6 = 3V.

Điện trở của biến trở khi ấy là: \({R_{bt}} = {{{U_{bt}}} \over {{I_{bt}}}} = {{{U_{bt}}} \over {{I_A}}} = {3 \over {0,75}} = 4\Omega \)

Công suất tiêu thụ điện của biến trở là:  P_bt = U_bt.I_bt = 3.0,75 = 2,25 W.

c) Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là: A_bt = P_btt = 2,25.10.60 = 1350 J.

Công của dòng diện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là: 

A_đm = P_mt = U_mI_mt = 9.0,75.10.60 = 4050 J.