Chào các bạn học của Kiến Guru, hôm nay mình quay trở lại và tiếp tục đem đến cho các bạn các bài tập về mạch điện lớp 11 – phần định luật ôm. Các bài tập dưới đây đều thuộc dạng cơ bản, thường gặp nhất trong các kì thi và các bài kiểm tra của các bạn. Để giải được các dạng bài tập về mạch điện lớp 11 vận dụng định luật Ôm các bạn cần nắm chắc nội dung Định luật Ôm, công thức, cách tính Cường độ dòng điện (I), Hiệu điện thế (U) và Điện trở tương đương (R) trong các đoạn mạch mắc nối tiếp và đoạn mạch mắc song song. Bây giờ chúng ta cùng bắt đầu vào bài viết. I. Bài tập về mạch điện lớp 11 (Cơ bản)1. Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu? 2. Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Suất điện động của nguồn điện là bao nhiêu? 3. Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có thể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là bao nhiêu? 4. Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4 (W) thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu ? 5. Dùng một nguồn điện để thắp sáng lần lượt hai bóng đèn có điện trở R1 = 2 (Ω) và R2 = 8 (Ω), khi đó công suất tiêu thụ của hai bóng đèn là như nhau. Điện trở trong của nguồn điện là bao nhiêu? 6. Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4 (W) thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu? 7. Một nguồn điện có suất điện động E = 6 (V), điện trở trong r = 2 (Ω), mạch ngoài có điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu? 8. Biết rằng khi điện trở mạch ngoài của một nguồn điện tăng từ R1 = 3 (Ω) đến R2 = 10,5 (Ω) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn tăng gấp hai lần. Điện trở trong của nguồn điện đó là bao nhiêu? 9. Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở trong r = 2,5 (Ω), mạch ngoài gồm điện trở R1 = 0,5 (Ω) mắc nối tiếp với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị là bao nhiêu II. Hướng dẫn giải giải bài tập vật lý 11 cơ bản1. Hướng dẫn: Cường độ dòng điện trong mạch là 2. Cường độ dòng điện trong mạch sẽ là Suất điện động của nguồn điện sẽ là E = IR + Ir = U + Ir = 12 + 2,5.0,1 = 12,25 (V). 3. Hướng dẫn: Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Suy ra suất điện động của nguồn điện là E = 4,5 (V). Áp dụng công thức E = U + Ir với I = 2 (A) và U = 4 (V) ta tính được điện trở trong của nguồn điện là r = 0,25 (Ω). 4. Hướng dẫn: Công suất tiêu thụ mạch ngoài là P = R.I2 , cường độ dòng điện trong mạch là P = 4 (W) ta tính được là R = 1 (Ω). 5. Hướng dẫn: Áp dụng công thức , theo bài ra P1 = P2 ta tính được r = 4 (Ω). 6. Hướng dẫn: Áp dụng công thức và P = 4 (W) ta tính được R = 4 (Ω). 7. Hướng dẫn: Áp dụng công thức 8. Hướng dẫn: Khi R = R1 = 3 (Ω) thì cường độ dòng điện trong mạch là I1 và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là U1, khi R = R2 = 10,5 (Ω) thì cường độ dòng điện trong mạch là I2 và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là U2. Theo bài ra ta có U2 = 2U1 suy ra I1 = 1,75.I2. Áp dụng công thức E = I(R + r), khi R = R1 = 3 (Ω) ta có E = I1(R1 + r), khi R = R2 = 10,5 (Ω) ta có E = I2(R2 + r) suy ra I1(R1 + r) = I2(R2 + r). Giải hệ phương trình: I1=1,75.I2 I1(3+r)=I2.(10,5+r) ta được r = 7 (Ω). 9. Hướng dẫn: Điện trở mạch ngoài là RTM = R1 + R Xem hướng dẫn câu 7 Khi công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất thì RTM = r = 2,5 (Ω). Vậy là chúng ta đã cùng nhau bước những bài tập về mạch điện lớp 11 trong phần định luật ôm. Nếu như các bạn chưa biết thì các dạng bài tập vận dụng định luật ôm là một trong những nội dung khá là quan trọng để các bạn hiểu rõ hơn phần lý thuyết trong các bài học trước và cũng là nền tảng giúp các bạn dễ dàng tiếp thu tốt các nội dung nâng cao về dòng điện sau này. Hãy học thật chăm chỉ lý thuyết và thực hành thật nhuần nhuyễn các bài tập về mạch điện lớp 11 nhé. Hẹn gặp các bạn vào các bài tập tiếp theo của Kiến Guru.
2. Tính cường độ dòng điện qua cơ thể người nếu ta chạm vào các cực của pin có hiệu điện thế 12V, biết điện trở cơ thể người là 100000 $\Omega$. Nếu da ta ẩm ướt, điện trở là 1000 $\Omega$ thì cường độ dòng điện là bao nhiêu?
Cường độ dòng điện qua cơ thể người khi điện trở cơ thể người là 100000 $\Omega$ là: $I = \frac{U}{R} = \frac{12}{100000} = 1,2 . 10^{-4}$ Cường độ dòng điện qua cơ thể người khi da ta rất ẩm ướt là: $I' = \frac{U}{R'} = \frac{12}{1000} = 0,012$
1 Bài 2 Phân tích an toàn trong mạng điện 1 pha 2. 1 Khái niệm Phân tích an toàn trong mạng điện là tính toán, xác định giá trị dòng điện qua người trong các điều kiện khác nhau mà người có thể tiếp xúc với mạng điện trong quá trình vận hành lưới điện và thiết bị điện. Quá trình phân tích an toàn mạng điện cũng cần phải đánh giá được các yếu tố khác, cũng như các thông số của mạng điện ảnh hưởng đến tai nạn điện giật. Tai nạn điện giật có thể xảy ra khi ta tiếp xúc hai pha hoặc một pha nhưng ở đây ta ch ỉ xét một pha. Tiếp xúc một pha có thể được xem là chạm đất không an toàn và lúc này dòng điện qua người phụ thuộc vào chế độ trung tính của mạng điện. Dòng điện qua người khi người tiếp xúc với vật nối đất có dòng chạm đất đi qua phụ thuộc vào dòng điện chạm đất. Dòng điện chạm đất là dòng điện đi qua chỗ chạm đất vào đất phụ thuộc vào các thông số mạng điện và trung tính của lưới. Trung tính máy biến áp và máy phát có thể được nối đất trực tiếp hoặc cách điện đối với đất. Nếu trung tính máy biến áp, máy phát không nối với các thiết bị nối đất hoặc nối qua thiết bị để bù dòng điện dung trong mạng, qua máy biến điện áp ...hay qua khí cụ có điện trở lớn, được gọi là trung tính cách điện đối với đất. Ngược lại, nếu trung tính nối trực tiếp với thiết bị nối đất hoặc qua một điện trở bé (máy biến dòng) được gọi là trung tính trực tiếp nối đất. Theo “Quy trình thiết bị điện” người ta có thể chia ra: 1. Thiết bị có điện áp dưới 1000V (hạ áp) 2. Thiết bị có điện áp trên 1000V (cao áp) a. Thiết bị có dòng chạm đất lớn (I đ >500 A, trong đó I đ là dòng chạm đất 1 pha), thường là nằm trong mạng có trung tính trực tiếp nối đất. b. Thiết bị có dòng chạm đất bé (I đ <500A, trong đó I đ là dòng chạm đất 1 pha) thường là nằm trong mạng có trung tính cách điện. M ạng điệ n 1 pha: + Mạng điện một pha cách điện với đất + Mạng điện một pha có trung tính trực tiếp nối đất. 2.1. Mạng điện một pha cách điện đối với đất
2 2.1.1 Phân tích an toàn trong mạng điện một pha có điện dung nhỏ (bỏ qua điện dung của mạng) (Hình 2.1) U m : điện áp mạng điện R 1, R 2 điện trở cách điện của dây 1, 2 so với đất R ng : Điện trở của người Khi một người có điện trở R ng đứng trên đất chạm vào dây 1 ta có sơ đồ tương đương h ình 2 Ta có sơ đồ tương đương hình 2.2 Khi đó sẽ có t ổ ng tr ở c ủ a m ạ ch là: = . = . . . Dòng điện toàn mạch = Điện áp đặt lên người: = = . . = . . = . . . ( ) Dòng điện qua người: = = . . ( ) Ví dụ: Cho U m =220 V, R ng = 1000 Ω, R 2 = 2000 Ω , R 1 = 3000 Ω. Tính dòng qua người khi chạm vào Giải: Thay các thông vào công thưc (2. 4 ) ta được dòng qua người U m I R 1 R 2 (1) (2) Hình 2.1 I 1 I ng I 1 R ng R 1 R 2 2 1 U 20 U 10 Hình 2.2 Sơ đồ tương đương (2.1) (2.3) (2.4) (2.2)
3 = 220.30003000.2000 1000(20003000) =0,06 Trong mạng trung tính cách điện với đất thì trong trường hợp hệ thống làm việc bình thường khi người chạm vào 1 pha thì điện áp đặt lên người luôn nhỏ hơn điện áp mạng (U m ) Nếu mạng đối xứng R 1 =R 2 = R cđ dòng điện qua ngườ i là: = . đ đ 2 Để dòng điện qua người là cho phép thì I ng < 0,01A thì Rcđ >= 100U -2Rng Nếu người chạm vào dây 1, dây 2 chạm đất thì điện áp đặt vào người là lớn nhất U ng =U m . Dòng qua người: = 2.1.2 Phân tích an toàn trong mạng điện một pha có điện dung lớn Với những mạng đường dây cáp, đường dây trên không điện áp lơn hơn 1000V và mạng điện có điện áp nhỏ hơn 1000V có nhiều nhánh sẽ có điện dung đối với đất. • Sự nguy hiểm của điện tích tàn dư ( Là điện tích còn sót lại khi vừa cắt điện ra khỏi nguồn) Trong mạng điện xoay chiều, điện áp tàn dư không phụ thuộc vào thông số của mạch điện mà phụ thuộc vào thời điểm cắt của mạch điện + Người chạm vào 2 cực của đường dây đã cắt điện ( hình 2.3) Dòng điện qua người: = − Trong đó: U 0 là điện áp tàn dư của đường dây ứng với thời điểm khi người chạm vào mạch điện. C 12 là điện dung giữa dây 1 và dây 2 khi đã bị cắt nguồn. + Người chạm vào 1 cực của đường dây đã cắt điện: (2.6) Hình 2.3 (2.8) (2.5) (2.7)
|
