14.3 sách bài tập vật lí 9 năm 2024

2. Mắc nối tiếp hai bóng đèn cùng loại trên đây vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch nối tiếp này và tính công suất của mỗi bóng đèn khi đó

3. Mắc nối tiếp bóng đèn trên với một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V – 75W vào hiệu điện thế 220V. Hỏi các bóng đèn này có thể bị hỏng không? Nếu không, hãy tính công suất của đoạn mạch này và công suất của mỗi đèn.

Cho rằng điện trở của các bóng đèn trong trường hợp b và c trên đây có giá trị như khi chúng sáng bình thường

Tóm tắt:

Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW;

1. t0 4h; t = 4.30 = 120h; A1 = ?

2. Nối tiếp hai đèn cùng loại; U = 220V; Pmạch = Pm = ?; Pđèn = P1 = P2 = ?

3. Nối tiếp đèn 1 trên với đèn 3 có: Uđm3 = 220V; Pđm3 = 75W = 0,075kW

Đèn 3 hỏng hay không? Pmạch2 = ?; P1 = ?; P2 = ?

Lời giải:

1. Điện năng sử dụng trong 30 ngày là:

A1 = PĐ1.t = 0,1kW.120h = 12kW.h = 12.1000.3600 = 4,32.107J.

2. Điện trở của đèn 1 và đèn 2 cùng loại là:

Điện trở tương đương của 2 đèn khi ghép nối tiếp là:

R12 = R1 + R2 = 484 + 484 = 968Ω

Công suất của đoạn mạch nối tiếp là:

Do hai đèn giống nhau mắc nối tiếp nên công suất của mỗi bóng đèn là:

P1 = P2 = Pm /2 = 50/2 = 25 W

3. Điện trở của đèn thứ ba là:

Điện trở tương đương của mạch khi ghép nối tiếp đèn 1 và đèn 3 là:

R13 = R1 + R3 = 484 + 645,3 = 1129,3Ω

Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là:

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:

U1 = I1.R1 = 0,195.484 = 94,38V và U2 = I2.R2 = 0,195.645,3 = 125,83V.

Như vậy ta thấy hiệu điện thế này đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức của mỗi đèn là 220V nên các đèn không bị hỏng.

Công suất của đoạn mạch là: Pm = U.I = 220.0,195 = 42,9W.

Công suất của đèn thứ nhất là:

Công suất của đèn thứ hai là:

Bài 4 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Trên một bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W và trên một bóng đèn khác có ghi 220V – 40W

1. So sánh điện trở hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường

2. Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ. Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường

3. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà đèn này sử dụng trong 1 giờ.

Tóm tắt:

Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW; Uđm2 = 220V; Pđm2 = 40W = 0,04kW;

1. R1 = ?; R2 = ?

2. Nối tiếp hai đèn; U = 220V; t = 1h = 3600s; đèn nào sáng hơn? A = ?

3. Mắc song song hai đèn: U = 220V; t = 1h; đèn nào sáng hơn? A = ?

Lời giải:

1. Điện trở của đèn thứ nhất là: R1 = Uđm12 / Pđm1 = 2202 / 100 = 484Ω

Điện trở của đèn thứ hai là: R2 = Uđm22 / Pđm2 = 2202/40 = 1210Ω

Lập tỉ lệ: R2/R1 = 1210 / 484 = 2,5 ⇒ R2 = 2,5R1. Vậy đèn 1 có điện trở nhỏ hơn đèn 2 là 2,5 lần.

2. Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 44W) sẽ sáng hơn.

Đèn loại 40 W có điện trở R2 lớn hơn nên có công suất P2 = I2 .R2 lớn hơn (P2 = 20,4 W; P1 = 8,2 W).

Cường độ dòng điện định mức của đèn 1 là:

Iđm1 = Pđm/U1đm = 100/220 ≈ 0,45A

+ Cường độ dòng điện định mức của đèn 2 là:

Iđm2 = Pđm2/Uđm2 = 40/220 ≈ 0,18A

Khi ghép nối tiếp cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

Vì đèn 1 và đèn 2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A.

Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1.

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là:

A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h

3. Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế U = 220 V = Uđm1 = Uđm2 nên cả 2 đèn sáng bình thường và đèn1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn.

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.

Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

I = U / (R1 + R2 ) = 220 / (484 + 1210) = 0,13A.

Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A.

Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1.

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là:

A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h

3. Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V thì đèn 1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn.

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.

Bài 5 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W và trên một bóng đèn dây tóc có ghi 110V – 40W

1. Tính điện trở của bàn là và bóng đèn khi chúng hoạt động bình thường.

2. Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V được không? Vì sao? Cho rằng điện trở của bàn là và bóng đèn có giá trị đã tính ở câu a)

3. Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu để chúng không bị hỏng? Tính công suất của mỗi dụng cụ khi đó.

Tóm tắt:

Uđm1 = 110V; Pđm1 = 550W; Uđm2 = 110V; Pđm2 = 40W ;

1. R1 = ?; R2 = ?

2. Nối tiếp bàn là và đèn; U = 220V có được không?

3. Nối tiếp bàn là và đèn: Umax = ?; Pbàn là = P1 = ?; Pđèn = P2 = ?

Lời giải:

1. Điện trở của bàn là là:

Điện trở của bóng đèn là:

2. Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, điện trở tương đương của mạch là:

R12 = R1 + R2 = 22 + 302,5 = 324,5Ω

⇒ Dòng điện chạy qua chúng có cường độ là:

Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là: U1 = I.R1 = 0,678.22 = 14,9V

hiệu điện thế đặt vào đèn là: U2 = I.R2 = 0,678.302,5 = 205,2V

Ta thấy U2 ⟩ Uđm2 nên đèn sẽ hỏng do vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V.

3. Cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là:

Iđm1 = Pđm1 / Uđm1 = 550/110 = 5A;

Iđm2 = Pđm2 / Uđm2 = 40/110 = 4/11A = 0,364A.

Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này thì dòng điện chạy qua chúng có cùng cường độ và chỉ có thể lớn nhất là Imax = Iđm2 = 0,364A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sẽ hỏng. Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là: