Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật – Bài C3 trang 29 sgk Vật lí 9. C3. Biến trở được mắc nối tiếp vào mạch điện, chẳng hạn vói hai điểm A và N của các
C3. Biến trở được mắc nối tiếp vào mạch điện, chẳng hạn vói hai điểm A và N của các biến trở ở hình 10.1a và b. Khi đó, nếu ta dịch chuyển con chạy hoặc quay tay C thì điện trở của mạch điện có thay đổi không? Vì sao?
Khi biến trở được mắc nối tiếp vào mạch điện, với hai điểm A và N của các biến trở ở hình 10.1a, b SGK, nếu dịch chuyển con chạy hoặc tay quay C thì sẽ làm thay đổi chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua, do đó làm thay đổi diện trở của biến trở, và điện trở của mạch điện sẽ thay đổi theo.
BIẾN TRỞ - ĐIỆN TRỞ DÙNG TRONG KĨ THUẬT
1. Biến trở
- Biến trở là điện trở có thể thay đổi được trị số và có thể sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.
- Cấu tạo: gồm 2 bộ phận chính:
+ Con chạy hoặc tay quay
+ Cuộn dây bằng hợp kim có điện trở suất lớn
- Kí hiệu:
- Hoạt động: Khi di chuyển con chạy [hoặc tay quay] thì sẽ làm thay đổi chiều dài của cuộn dây có dòng điện chạy qua ⇒ làm thay đổi điện trở của biến trở.
2. Các loại biến trở thường dùng
Có nhiều cách phân loại biến trở:
- Phân loại biến trở theo chất liệu cấu tạo:
+ Biến trở dây quấn
+ Biến trở than
- Phân loại biến trở theo bộ phận điều chỉnh:
+ Biến trở con chạy
+ Biến trở tay quay
3. Điện trở dùng trong kĩ thuật
- Điện trở dùng trong kỹ thuật thường có trị số rất lớn.
- Được chế tạo bằng lớp than hoặc lớp kim loại mỏng phủ ngoài một lớp cách điện
- Có hai cách ghi trị số điện trở dùng trong kỹ thuật là:
+ Trị số được ghi trên điện trở.
+ Trị số được thể hiện bằng các vòng màu sơn trên điện trở [4 vòng màu]
Sơ đồ tư duy về biến trở - điện trở dùng trong kĩ thuật
A. Lý thuyết
- 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.
B. Phương pháp
- Áp dụng các công thức về tính điện trở của biến trở:
+ \[R = \rho \dfrac{l}{S}\]
+ Mắc nối tiếp: \[{R_{t{\rm{d}}}} = {R_b} + R\]
+ Mắc song song: \[\dfrac{1}{{{R_{t{\rm{d}}}}}} = \dfrac{1}{{{R_b}}} + \dfrac{1}{R}\]
- Áp dụng định luật Ôm: \[I = \dfrac{U}{{{R_{t{\rm{d}}}}}}\]
Bài tập ví dụ:
Một biến trở có ghi \[\left[ {40\Omega - 0,5A} \right]\].
a] Nêu ý nghĩa con số ghi trên biến trở.
b] Hiệu điện thế lớn nhất mà biến trở chịu được?
c] Biết trở này làm từ dây constan có chiều dài 8m, điện trở suất của constan là \[\rho = 0,{5.10^{ - 6}}\Omega .m\]. Tìm tiết diện của dây
Hướng dẫn giải
a]
Trên biến trở có ghi \[\left[ {40\Omega - 0,5A} \right]\]tức là:
+ Điện trở lớn nhất của biến trở là \[40\Omega \]
+ Cường độ dòng điện lớn nhất đi qua biến trở mà biến trở không bị hỏng là 0,5A.
b]
Áp dụng định luật Ôm \[I = \dfrac{U}{R} \Rightarrow U = I.R\]
Hiệu điện thế lớn nhất mà biến trở chịu được là:
\[{U_{\max }} = I.{R_{\max }} = 0,5.40 = 20V\]
c]
Áp dụng công thức: \[R = \rho \dfrac{l}{S} \Rightarrow S = \rho \dfrac{l}{R}\]
Tiết diện của dây là:
\[S = \dfrac{{\rho l}}{R} = \dfrac{{0,{{5.10}^{ - 6}}.8}}{{40}} = {10^{ - 7}}{m^2} = 0,1m{m^2}\]
Loigiaihay.com
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 10: Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Tóm tắt:
R = 30Ω, S = 0,5mm2 = 0,5.10-6m2, ρ = 0,4.10-6 Ω.m; l = ?
Lời giải:
Ta có:
→ Chiều dài của dây dẫn là:
a] Hãy cho biết ý nghĩa cảu hai số ghi này
b] Tính hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở
c] Biến trở được làm bằng dây hợp kim nicrom có điện trở suất 1,10.10-6Ω.m và có chiều dài 50m. Tính tiết diện của dây dẫn dùng để làm biến trở.
Tóm tắt:
Biến trở: 50Ω – 2,5A; ρ = 1,1.10-6 Ω.m; l = 50m
a] Ý nghĩa hai con số trên?
b] Umax = ?
c] S = ?
Lời giải:
a] Ý nghĩa của hai số ghi:
+] 50Ω – điện trở lớn nhất của biến trở;
+] 2,5A – cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được.
b] Hiệu điện thế lớn nhất được đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở là:
Umax = Imax × Rmax = 2,5 × 50 = 125V.
c] Tiết diện của dây là:
S = ρl/R = 1,1.10-6 × 50/50 = 1,1.10-6 m2 = 1,1mm2.
a] Tính điện trở lớn nhất của biến trở này.
b] Hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây cảu biến trở là 67V. Hỏi biến trở này chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là bao nhiêu?
Tóm tắt:
ρ = 0,4.10-6 Ω.m; S = 0,6mm2 = 0,6.10-6m2;
N = 500 vòng; dlõi = d = 4cm = 0,04m; Umax = 67V
a] Rmax = ?
b] Imax = ?
Lời giải:
a] Chiều dài của dây quấn là: l = N.C = N.3,14.d = 500.3,14.0,04 = 62,8m
[C là chu vi của 1 vòng quấn = chu vi của lõi sứ]
→ Điện trở lớn nhất của biến trở là:
b] Biến trở chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là:
A. Đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu M
B. Đèn sáng yếu đi khi chuyển con chạy của biến trở về đầu M
C. Đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu N
D. Cả ba câu trên đều không đúng
Lời giải:
Chọn A. Đèn sáng mạnh lên khi chuyển con chạy của biến trở về đầu M. Vì dòng điện có chiều đi từ cực [+] qua dây dẫn qua các thiết bị rồi về cực [-] nên ở đầu M khi con chạy chưa dịch chuyển chiều dài chưa thay đổi thì điện trở là nhỏ nhất nên đèn sáng nhất.
Con chạy chạy về phía M sẽ làm cho chiều dài biến trở tham gia vào mạch điện giảm đi → điện trở giảm. Mà đèn ghép nối tiếp với biến trở nên Rtoàn mạch giảm → cường độ dòng điện tăng → Đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu M.
a] Đèn và biến trở phải mắc với nhau như thế nào để đèn có thể sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện này
b] Để đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu?
c] Nếu biến trở có điện trở lớn nhất là 40Ω thì khi đèn sáng bình thường dòng điện chạy qua bao nhiêu phần trăm [%] tổng số vòng dây biến trở?
Tóm tắt:
UĐđm = 2,5V; IĐđm = 0,4A; U = 12V; Rbmax = 40Ω
a] Sơ đồ mạch điện để đèn sáng bình thường
b] Khi đèn sáng bình thường, Rb = ?
c] Đèn sáng bình thường thì dòng điện cạy qua ?% vòng dây của biến trở
Lời giải:
a.Đèn sáng bình thường thì UĐ = UĐđm = 2,5V < U = 12V
→ Phải mắc nối tiếp bóng đèn và biến trở với nhau. Sơ đồ mạch điện như hình vẽ:
b. Đèn sáng bình thường thì I = IĐđm = 0,4A
Điện trở của đèn là: RĐ = UĐ/IĐ = 2,5/0,4 = 6,25Ω
Điện trở toàn mạch là: Rtđ = U/I = 12/0,4 = 30Ω
Khi đó biến trở có điện trở là: Rb = Rtđ – RĐ = 30 – 6,25 = 23,75Ω
c. Vì điện trở của biến trở tỉ lệ với số vòng dây quấn biến trở nên khi đèn sáng bình thường thì phần trăm [%] vòng dây của biến trở có dòng điện chạy qua là:
a] Điều chỉnh con chạy của biến trở để vôn kế chỉ 6V thì ampe kế chỉ 0,5A. Hỏi khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?
b] Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để vôn kế chỉ 4,5V?
Tóm tắt:
UV = 6V; IA = 0,5A; U = 12V;
a] Rb = ?
b] Rb’ = ? để UV’ = 4,5V
Lời giải:
a] Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R → UV = UR = 6V
Biến trở và R ghép nối tiếp nên I = IA = Ib = IR = 0,5A
và Ub + UR = U ↔ Ub = U – UR = 12 – 6 = 6V
Điện trở của biến trở là:
b] Giá trị của R là:
Khi điều chỉnh biến trở đê vôn kế chỉ UV’ = 4,5V, thì cường độ dòng điện qua biến trở lúc này là:
Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở lúc này là: Ub’ = U – UR’ = 12 – 4,5 = 7,5V
b] Giá trị của R là:
A. Giảm dần đi
B. Tăng dần lên.
C. Không thay đổi.
D. Lúc đầu giảm dần đi, sau đó tăng dần lên.
Lời giải:
Chọn A. Giảm dần đi
Chiều dòng điện đi từ cực [+] qua dây dẫn, thiết bị điện rồi về cực [-] của nguồn điện. Khi con chạy tiến dần về đầu N chiều dài của biến trở tăng dần làm cho điện trở của dây dẫn tăng dần, khi U không đổi thì số chỉ của ampe kế tỉ lệ nghịch với điện trở nên nó sẽ giảm dần đi.
Lời giải:
Chọn B
A. Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số
B. Biến trở là dụng cụ có thế được dùng để thay đổi cường độ dòng điện
C. Biến trở là dụng cụ có thể được dùng để thay đổi hiệu điện thế giữa hai đầu dụng cụ điện.
D. Biến trở là dụng cụ có thể được dùng để đổi chiều dòng điện trong mạch
Lời giải:
Chọn D. Biến trở là dụng cụ có thể được dùng để đổi chiều dòng điện trong mạch.
A. Có giá trị 0
B. Có giá trị nhỏ
C. Có giá trị lớn
D. Có giá trị lớn nhất.
Lời giải:
Chọn D. Trước khi mắc biến trở vào mạch để điều chỉnh cường độ dòng điện thì cần điều chỉnh biến trở có giá trị lớn nhất, như vậy cường độ dòng điện qua mạch sẽ nhỏ nhất. Khi chỉnh biến trở, điện trở của mạch sẽ giảm dần nên cường độ dòng điện trong mạch sẽ tăng dần → tránh hư hỏng thiết bị gắn trong mạch do việc dòng tăng đột ngột.
A. Biến trở có điện trở nhỏ nhất là 30Ω và chịu được dòng điện có cường độ nhỏ nhất là 2,5A
B. Biến trở có điện trở nhỏ nhất là 30Ω và chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là 2,5A
C. Biến trở có điện trở lớn nhất là 30Ω và chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là 2,5A
D. Biến trở có điện trở lớn nhất là 30Ω và chịu được dòng điện có cường độ nhỏ nhất là 2,5A
Lời giải:
Chọn C. Biến trở có điện trở lớn nhất là 30Ω và chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là 2,5A.
Tóm tắt:
UĐ đm = 3V; IĐ đm = 0,32A; RĐ nối tiếp với Rb; U = 12V; Rb lớn nhất = ?
Lời giải:
Vì bóng đèn nối tiếp với biến trở nên để đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mạch phải bằng: I = IĐ đm = 0,32A và UĐ = UĐ đm = 3V
Điện trở tương đương toàn mạch: Rtđ = U/I = 12/0,32 = 37,5Ω
Điện trở của bóng đèn: RĐ = UĐ /IĐ = 3/0,32 = 9,375Ω
Điện trở lớn nhất của biến trở:
Rb = Rtđ – RĐ = 37,5 – 9,375 = 28,125Ω
a] Tính độ dài l1 của đoạn dây nicrom cần dùng để quấn bến trở nói trên.
b] Dây nicrom của biến trở này được quấn thành một lớp gồm những vòng sát nhau trên một lõi sứ có đường kính d2 = 2,5cm. Tính chiều dài tối thiểu l2 của lõi sứ này.
Tóm tắt:
ρ = 1,1. 10-6Ω.m; d1 = 0,8mm = 8.10-4m; Rb max = 20Ω
a] l1 = ?
b] d2 = 2,5cm = 2,5.10-2m; l2 = ?
Lời giải:
a] Áp dụng công thức:
với S là tiết diện được tính bằng công thức:
Chiều dài của dây nicrom cần dùng để quấn biến trở trên là:
b] Chiều dài một vòng dây quấn bằng chu vi của lõi sứ:
C = π.d22 = 3,14. 2,5.10-2 = 7,85.10-2 m
⇒ Số vòng dây quấn vào lõi sứ:
Vì dây nicrom của biến trở này được quấn thành một lớp gồm N vòng sát nhau nên chiều dài tối thiểu của lõi sứ là:
l2 = N.d1 = 116,3.8.10-4 = 0,093m = 9,3cm
Tóm tắt:
Rb max = 30Ω; R1 = 15Ω và R2 = 10Ω; U = 4,5V
Imax = ?; Imin = ?
Lời giải:
Mạch điện gồm R1 nối tiếp với cụm [R2 // Rb]
Điện trở tương đương của cụm đoạn mạch [R2 // Rb] là:
Điện trở tương đương toàn mạch: Rtđ = R1 + R2b
+ Khi điều chỉnh biến trở sao cho Rb = 0 ta có:
và Rtđ = R1 + 0 = 15Ω = Rmin
Do vậy cường độ dòng điện qua R1 có giá trị lớn nhất:
Khi điều chỉnh biến trở sao cho Rb = Rbmax = 30Ω ta có:
và Rtđ = R1 + R2b = 15 + 7,5 = 22,5Ω = Rmax
Do vậy cường độ dòng điện qua R1 có giá trị nhỏ nhất: