Bài 14.10 trang 41 SBT Vật lý 9

Đề bài

Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V-3W và 6V-2W.

a. Tính điện trở của dây tóc mỗi bóng đèn này khi chúng sáng bình thường.

b. Cho biết vì sao khi mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế U=12V thì chúng không sáng bình thường.

c. Lập luận để chứng tỏ rằng có thể mắc hai bóng đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này.

d. Tính điện trở của biến trở khi đó và điện năng mà nó tiêu thụ trong 30 phút.

Lời giải chi tiết

a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ₁ và Đ₂.

\({R_1} = \dfrac{U_1^2}{\wp _1} = \dfrac{6^2}{3} = 12\Omega\)

\({R_2} = \dfrac{U_2^2}{\wp _2} = \dfrac{6^2}{2} = 18\Omega \)

b) Cường độ dòng điện định mức của đèn:

\({I_1} = \dfrac{\wp _1}{U_1} = \dfrac{3}{6} = 0,5{\rm{A}}\)

\({I_2} = \dfrac{\wp _2}{U_2} =\dfrac{2}{6} = 0,3{\rm{A}}\)

Nếu mắc Đ1 nối tiếp với Đ₂ thì \(I_1 = I_1\) thì đèn sáng bình thường nhưng \(I_1 > I_2\) nên mắc \(Đ_1\) nối tiếp với Đ₂ thì bóng đèn Đ₂ sẽ hỏng.

c) Để hai đèn sáng bình thường thì ta phải mắc thêm một biến trở vào mạch.

Vì U₁ = U₂ = 6V < U = 12V và I_đm1 ≠ I_đm2 nên có thể  hai đèn Đ₁ và Đ₂ phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở R_b như hình vẽ, sao cho:

I_b = I_đm1 + I_đm2 = 0,5 + 1/3 = 5/6A

và U_b = U - U₁₂ = 12 – 6 = 6V

 

d) Cường độ dòng điện qua biến trở :

\(I = I_{12} = I_b = I_1 + I_2 \\= 0,5 + 0,3 = 0,8A\)

Điện trở tương đương của toàn mạch:

\(R = \frac{U}{I} = \frac{{12}}{{0,8}} = 15(\Omega )\)

Điện trở tương đương của hai bóng đèn:

\(\dfrac{1}{R_{12}} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} = \dfrac{1}{12} + \dfrac{1}{18} \\\Rightarrow {R_{12}} = 7,2\Omega\)

Điện trở của biến trở:

\(R_b= R – R_{12} = 15 – 7,2 = 7,8Ω\)

Điện năng tiêu thụ của biến trở:

\({A_b} = \dfrac{U_b^2}{R_b}.t = \dfrac{6^2}{7,8}.1800 = 8307,7J\)

Loigiaihay.com