19
1 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Do thực tế trình độ nhận thức của học sinh THCS chưa cao, đặc biệt là đối với vùng nông thôn, thời gian tiếp thu trên lớp còn ít so với lượng kiến thức và khả năng tư duy, nhận dạng, phân loại bài toán để xác định được yêu cầu của bài toán là hết sức khó khăn đối với phần lớn học sinh. Bên cạnh đó, do nhu cầu ham học, ham hiểu biết của số học sinh có triển vọng, do mức độ quan trọng của vật lý 9 đối với việc thi học sinh gii các cp và tiếp tục học ban khoa học tự nhiên ở các lớp trên nên yêu cầu đặt ra là phải chọn lựa, sàng lọc và phân loại bài tập để hướng dẫn cho học sinh là công việc vô cùng quan trọng đối với mỗi giáo viên dạy bồi dưỡng. Thực tế cho thy: kiến thức là vô hạn, các loại, các dạng bài tập nói chung, bài tập về mạch điện nói riêng là rt phong phú và đa dạng: - Mạch điện mắc nối tiếp, mắc song song. - Mạch điện hỗn hợp tường minh. - Mạch điện hỗn hợp không tường minh. - Mạch cầu, mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch bậc thang... Trong quá trình bồi dưỡng vật lý THCS cho học sinh, nếu ta chỉ phân ra các phần cơ, nhiệt, điện, quang; mỗi phần làm một vài bài để học sinh quan sát, ghi chép và ghi nhớ máy móc theo kiểu tái hiện thì rt khó để có thể để ghi nhớ bền vững và áp dụng khi cần thiết. Việc bồi dưỡng học sinh có triển vọng đòi hi giáo viên phải định hướng được và phân loại từng dạng bài tập cho học sinh, với mỗi dạng trước hết cung cp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, những điểm cần lưu ý, cung cp cách giải cụ thể, chọn lựa bài tập cho học sinh luyện giải để nắm vững phương pháp với mức độ từ đơn giản đến phức tạp. Trong các dạng bài tập đó thì việc học sinh biết phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện phức tạp thì mới có thể bắt tay vào việc giải các bài tập khác. Trong quá trình bồi dưỡng cho học sinh mũi nhọn, học sinh thuộc đội tuyển dự thi học sinh gii, điều mà tôi nhận thy hầu hết ở học sinh là đối với những mạch điện phức tạp, các em đều bị lúng túng, bế tắc không tìm ra hướng để phân tích mạch điện. Song do điều kiện có hạn về thời gian, điều kiện về phương tiện, đồ dùng, vật cht.. nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ các cho các dạng bài tập về các loại mạch điện mà ở đây tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nh để giúp học sinh biến đổi từ mạch điện hỗn hợp không tường minh trở về mạch điện hỗn hợp tường minh để có thể thực hiện giải một cách đơn giản và như vậy, khi học sinh đã biết cách vẽ lại mạch điện thì khi đó học sinh sẽ có sự hứng thú để bắt tay vào việc khai thác nhiều dạng toán, bài toán về mạch điện. Vậy để giúp học sinh có khả năng giải toán vật lí phần định luật Ôm, bồi dưỡng học sinh có triển vọng để chọn đội tuyển học sinh gii... đạt kết quả cao, tôi đã lựa chọn chuyên đề “NHỮNG NH NGH HƯỚNG DẪN H NH VẼ LẠ ẠH ĐN VÀ TNH G T ĐN T THỎA ÃN YÊU ẦU BÀ TON VT L 9 TƯNG TH LƯNG TH VNH” trong chuyên đề này tôi chỉ nêu ra các bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh để cung cp cho học sinh có thêm giải pháp để giải bài toán loại mạch điện này. 2. ục đích nghiên cứu Tìm ra một phương pháp tổng quát để đưa những mạch điện phức tạp về các dạng đơn giải nht . Phan Ngọc Linh

Chuyen de Ve Lai Mach Dien

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Chuyên đề giúp học sinh nắm bắt nhanh cách gỡ mạch điện phức tạp thành mạch điện đơn giản, quen thuộc

Citation preview

Page 1: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

1

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

1. Lý do chọn đề tài

Do thực tế trình độ nhận thức của học sinh THCS chưa cao, đặc biệt là đối với vùng

nông thôn, thời gian tiếp thu trên lớp còn ít so với lượng kiến thức và khả năng tư duy,

nhận dạng, phân loại bài toán để xác định được yêu cầu của bài toán là hết sức khó

khăn đối với phần lớn học sinh.

Bên cạnh đó, do nhu cầu ham học, ham hiểu biết của số học sinh có triển vọng,

do mức độ quan trọng của vật lý 9 đối với việc thi học sinh gi i các c p và tiếp tục học

ban khoa học tự nhiên ở các lớp trên nên yêu cầu đặt ra là phải chọn lựa, sàng lọc và

phân loại bài tập để hướng dẫn cho học sinh là công việc vô cùng quan trọng đối với

mỗi giáo viên dạy bồi dưỡng.

Thực tế cho th y: kiến thức là vô hạn, các loại, các dạng bài tập nói chung, bài

tập về mạch điện nói riêng là r t phong phú và đa dạng:

- Mạch điện mắc nối tiếp, mắc song song.

- Mạch điện hỗn hợp tường minh.

- Mạch điện hỗn hợp không tường minh.

- Mạch cầu, mạch đối xứng, mạch tuần hoàn, mạch bậc thang...

Trong quá trình bồi dưỡng vật lý THCS cho học sinh, nếu ta chỉ phân ra các phần cơ,

nhiệt, điện, quang; mỗi phần làm một vài bài để học sinh quan sát, ghi chép và ghi nhớ

máy móc theo kiểu tái hiện thì r t khó để có thể để ghi nhớ bền vững và áp dụng khi

cần thiết.

Việc bồi dưỡng học sinh có triển vọng đòi h i giáo viên phải định hướng được

và phân loại từng dạng bài tập cho học sinh, với mỗi dạng trước hết cung c p cho học

sinh hệ thống kiến thức cơ bản, những điểm cần lưu ý, cung c p cách giải cụ thể, chọn

lựa bài tập cho học sinh luyện giải để nắm vững phương pháp với mức độ từ đơn giản

đến phức tạp. Trong các dạng bài tập đó thì việc học sinh biết phân tích cách mắc các

bộ phận trong mạch điện phức tạp thì mới có thể bắt tay vào việc giải các bài tập khác.

Trong quá trình bồi dưỡng cho học sinh mũi nhọn, học sinh thuộc đội tuyển dự

thi học sinh gi i, điều mà tôi nhận th y hầu hết ở học sinh là đối với những mạch điện

phức tạp, các em đều bị lúng túng, bế tắc không tìm ra hướng để phân tích mạch điện.

Song do điều kiện có hạn về thời gian, điều kiện về phương tiện, đồ dùng, vật

ch t.. nên không thể nghiên cứu kĩ để trình bày đủ các cho các dạng bài tập về các loại

mạch điện mà ở đây tôi chỉ đưa ra một vài kinh nghiệm nh để giúp học sinh biến đổi

từ mạch điện hỗn hợp không tường minh trở về mạch điện hỗn hợp tường minh để có

thể thực hiện giải một cách đơn giản và như vậy, khi học sinh đã biết cách vẽ lại mạch

điện thì khi đó học sinh sẽ có sự hứng thú để bắt tay vào việc khai thác nhiều dạng

toán, bài toán về mạch điện.

Vậy để giúp học sinh có khả năng giải toán vật lí phần định luật Ôm, bồi dưỡng

học sinh có triển vọng để chọn đội tuyển học sinh gi i... đạt kết quả cao, tôi đã lựa

chọn chuyên đề “NHỮNG NH NGH HƯỚNG DẪN H NH VẼ LẠ

Ạ H Đ N VÀ T NH G T Đ N T THỎA ÃN YÊU ẦU BÀ

TO N V T L 9 T Ư NG TH LƯ NG TH V NH” trong chuyên đề này

tôi chỉ nêu ra các bài toán về mạch điện hỗn hợp không tường minh để cung c p cho

học sinh có thêm giải pháp để giải bài toán loại mạch điện này.

2. ục đích nghiên cứu Tìm ra một phương pháp tổng quát để đưa những mạch điện phức tạp về các

dạng đơn giải nh t .

Phan

Ngo

c Linh

Page 2: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

2

Cụ thể khi gặp một bài về mạch điện, phân định mạch điện đó thuộc dạng nào

rồi dùng phương pháp kéo mạch, đưa chúng về dạng đơn giản hơn.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Các bài toán về gỡ mạch điện một chiều không tường minh trong chương trình

cơ bản cũng như nâng cao của lớp 9.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm những mạch điện từ đơn giản đến phức tạp, phân loại rồi đưa về những

dạng chung nh t.

Đưa ra các ví dụ cụ thể về từng loại mạch điện, từng dạng một để cho học sinh

dễ hình dung.

5. Phương pháp nghiên cứu Liệt kê những dạng mạch điện

Phân loại những dạng mạch điện

Thu thập thông tin từ các tài liệu bồi dưỡng và tham khảo.

. G UY T VẤN ĐỀ

1. ơ í u n

A. Một ố kiến thức cơ bản

Một mạch điện có thể gồm nhiều đoạn mạch điện. Mỗi đoạn mạch điện ở giữa

hai điểm của đoạn mạch điện có thể gồm một hay nhiều bộ phận, các bộ phận có thể

mắc nối tiếp hoặc mắc song song với nhau.

1.1 Định u t Ôm:

1.2 Định u t ôm đối với các oại đoạn mạch

a/ Đoạn mạch nối tiếp:

Tính ch t: ta có :

I = I1 = I2. (1a)

U = U1 + U2. (2a)

R = R1 + R2. (3a)

2

1

2

1

R

R

U

U . (4a)

Chú ý: R

U

21

1

RR

R

R

U

21

2

RR

R

Chia U thành U1 và U2 tỉ lệ thuận với R1 và R2. 2

1

2

1

R

R

U

U .

- Nếu R2 = 0 thì theo (5a) ta th y : U2 = 0 và U1 = U.

Do đó trên sơ đồ (H.1). Hai điểm C và B: UCB = I.R2 = 0. Khi đó điểm C coi như trùng

với điểm B (hay điểm C và B có cùng điện thế).

- Nếu R2 = (r t lớn)

U1 = 0 và U2 = U

R1 R2

A C B

H.1

(5a)

Phan

Ngo

c Linh

Page 3: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

3

b/ Đoạn mạch mắc song song:

Tính ch t: ta có: U = U1 = U2 . (1b)

I = I1 + I2. (2b)

1

2

2

1

R

R

I

I . (3b)

21

111

RRRtd

. (4b)

Chú ý: 21

2

211

21

11

11 .

)(

..

R RR

RI

RRR

RRIU

R

UI

21

1

212

21

22

22 .

)(

..

R RR

RI

RRR

RRIU

R

UI

(5b)

Chia I thành I1 và I2 tỉ lệ nghịch với R1 và R2 : 1

2

2

1

R

R

I

I

- Nếu R2 = 0 thì theo (5b) ta có: I1 = 0 và I2 = I.

Do đó trên sơ đồ (H.2). Hai điểm A và B có: UAB = 0. Khi đó hai điểm A và B có thể

coi là trùng nhau (hay hai điểm A và B có cùng điện thế).

- Nếu R2 = (r t lớn) thì ta có : I2 = 0 và I1 = I.

(Khi R2 có điện trở r t lớn so với R1 thì khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn là r t

lớn. Do đó ta có thể coi dòng điện không qua R2.)

1.3 ột ố điểm ưu ý

- Trong một mạch điện, các điểm nối với nhau bằng dây nối (hoặc ampe kế) có điện

trở không đáng kể được coi là trùng nhau. Khi đó ta chập các điểm đó lại và vẽ lại

mạch để tính toán.

- Trong các bài toán, nếu không có ghi chú gì đặc biệt thì ta có thể coi:

RA 0 và RV .

- Khi giải bài toán với những sơ đồ mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên

tìm cách đưa về một sơ đồ tương đương đơn giản hơn. Trên sơ đồ tương đương, những

điểm có điện thế như nhau (bằng nhau) được gộp lại (chập lại) để làm rõ những bộ

phận phức tạp của đoạn mạch được ghép lại để tạo thành đoạn mạch đơn giản hơn.

B. ạch điện hỗn hợp không tường minh

Mạch điện hỗn hợp không tường minh cũng là một loại mạch điện mắc hỗn

hợp, song cách mắc khá phức tạp, không đơn giản mà phân tích cách mắc các bộ phận

trong mạch điện được ngay. Vì vậy, để thực hiện được kế hoạch giải, bắt buộc phải

tìm cách mắc lại để đưa về mạch điện tương đương đơn giản hơn.

Nhớ rằng, giữa các điểm nối với nhau bằng dây dẫn, ampe kế... có điện trở

không đáng kể là những điểm có cùng điện thế, ta gộp lại (chập lại). Khi đó vẽ lại

mạch điện, ta sẽ được mạch điện tương đương ở dạng đơn giản hơn.

B

R1

R2 I2

I1

I A

H.2

Phan

Ngo

c Linh

Page 4: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

4

- Phân tích cách mắc các bộ phận trong mạch điện là bước khá quan trọng, nó giúp ta

thực hiện yêu cầu của bài toán tránh được những sai sót.

Cuối cùng, ta áp dụng các tính ch t và hệ quả của định luật Ôm đối với từng

loại đoạn mạch nối tiếp và song song.

2. Th c t ạng t ước khi th c hiện đề tài

Trước khi thực hiện đề tài, qua giảng dạy ở trường, qua tìm hiểu và trao đổi với

đồng nghiệp tôi nhận th y đa số học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm

các bài tập vật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu

như các em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải. Theo tôi, thực trạng nêu

trên có thể do một số nguyên nhân sau:

+ Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí, bài tập

điện nói riêng.

+ Học sinh chưa biết vận dụng liên kết các kiến thức

+ Nội dung c u trúc chương trình sách giáo khoa mới hầu như không dành

thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập, dẫn đến học sinh

không có điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải

bài tập điện.

3. ác biện pháp tiến hành

Ph n 1: Vẽ ại mạch điện

Các em thường th y sợ những mạch điện phức

tạp vì nó khá rắc rối và khó để nhìn ra tính ch t song

song nối tiếp của các điện trở. Sau đây là một số bước

chuyển đổi mạch cơ bản cũng như phức tạp.

Ví dụ:

ho mạch điện

Bước 1: Đặt tên điểm.

Đặt tên cho t t cả những điểm có từ 3 dây nối

trở lên.

Bước 2 : Chập mạch và loại b mạch.

Xác định t t cả những điểm nối 2 đầu

Ampe kế, dây điện, chập thành 1, xác định điểm

đầu và điểm cuối của mạch điện. Theo mạch

điện ta có:

A, B là điểm đầu và điểm cuối.

A trùng C ; D ; E trùng F trùng B.

B dây nối những điểm nối Vôn kế nế

c .

Bước 3: Viết t t cả các điểm lên một đường thẳng, chú ý những điểm trùng nhau chỉ

vẽ thành một điểm, hai điểm mút hai bên là hai cực của nguồn điện.

Bước 4: Vẽ điện trở lên đường thẳng vừa vẽ.

Xét xem từng điện trở hay nhiều điện trở được nối giữa 2 điểm gần nh t

nào, vẽ điện trở và dây nối vào giữa các điểm.

Từ điểm C đến điểm D có một điện trở R2

A

R1

R3 R4 R2

A B

E

F D

A

R1

R3 R4 R2

A B

C

D E = F= B A = C

Phan

Ngo

c Linh

Page 5: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

5

Từ điểm điểm D đến điểm F có một điện trở R4

Từ điểm D đến điểm E có một điện trở R3

Từ điểm C đến điểm E có một điện trở R1

Bước 5: Đọc mạch điện.

Như vậy mạch điện AB gồm có các điện trở được mắc như sau: [(R3//R4)ntR2]//R1

Đây là cách cơ bản và chính xác nh t, cách này khá lâu nhưng nếu các em chưa

nắm vững cách chuyển đổi mạch thì nên sử dụng cách này, khi quen rồi thì có thể

không cần dùng nữa, không nên từ đầu đã tập cách nhìn mạch bằng mắt sẽ dễ dẫn đến

những sai lầm không đáng có.

* Bài t p áp dụng

Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ Hãy vẽ sơ đồ tương đương để tính:

a. RAB

b. RAC

c. RBC

Giải

a. Tính AB

- Vẽ mạch điện để tính RAB thì ta xem điểm A, B là hai đầu mút.

- Ta xác định được các điểm A; điểm D trùng với điểm C; điểm B.

+ Từ điểm A đến điểm B có một điện trở R1

+ Từ điểm A đến điểm D có một điện trở R3

R2 D E = F= B A=C

R4 R2 D E = F= B A=C

R3

R4 R2 D E = F= B A=C

R3

R4 R2

R1

D E = F= B A=C

R1

R3 R4

R2 A B C

D

Phan

Ngo

c Linh

Page 6: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

6

+ Từ điểm D đến điểm B có một điện trở R

+ Từ điểm C đến điểm B có một điện trở R2

Như vậy mạch điện AB gồm các điện trở: [(R2//R4)ntR3]//R1

b. Tính AC

Tương tự, để tính RAC ta xác định được A và C là hai đầu mút.

Như vậy mạch điện AC gồm các điện trở: [(R2//R4)ntR3]//R1

c. Tính BC

Ta xác định được hai điểm B, C là hai đầu mút.

Sử dụng phương pháp tương tự ta có mạch điện

Như vậy mạch điện BC gồm các điện trở: [(R1ntR4)//R2]//R3

Ph n 2: Tính giá t ị điện t th m n êu c u bài toán

Dạng 1: Tính giá t ị điện t d vào đại ượng U, cho t ước

Để giải một bài tập vật lý nói chung và bài tập điện học nói riêng và nh t là những bài

toán ngược tìm giá trị điện trở để th a mãn yêu cầu bài toán như thế này, học sinh

thường cảm th y lúng túng không biết nên bắt đầu từ đâu, vận dụng những công thức

và hệ thức nào để giải quyết. Do đó trong các dạng bài tập như thế này tôi đưa ra các

bước giúp học sinh có thể dễ dàng tiếp cận đến các yêu cầu của bài toán.

R2

R4

R1

R3 C = D B A

R2

R4

R3

R1 B D=C A

R2

R4

R3

R1 A D=C B

Phan

Ngo

c Linh

Page 7: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

7

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ:

Biết R1 = 30, R2 = 24, R3 = 90

UAB = 120V, I4 = 1,2A

Điện trở Ampe kế và các dây nối không đáng kể.

Tính giá trị R4

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Học sinh đọc kỹ đề từ 3 đến 5 lần cho đến

khi nắm được các yêu cầu của bài toán: đề cho gì?

Yêu cầu gì? tóm tắt lại bài toán.

Bước 2: Vẽ lại mạch điện để đưa về mạch điện tường

minh

(nếu có).

Bước 3: Viết các công thức định luật ôm của đoạn mạch nối tiếp và song song. Các

công thức này có thể gọi là công thức liên hệ giữa các đại lượng gtrong mạch điện.

Lưu ý viết từ mạch tổng quát bên ngoài sau đó viết dần vào các mạch nhánh bên trong.

Theo ơ đồ mạch điện t có: [( 3//R4)ntR2]//R1

ó

Xét đoạn mạch gồm 3 điện t 2, R3 và 4 t có:

ó

Và t ong đoạn mạch BD có h i điện t 3 và 4 mắc ong ong

ó

Bước 4: Xây dựng lập luận đi từ yêu cầu của bài toán, sử dụng hệ thức của định luật

ôm và các hệ thức trong đoạn mạch nối tiếp và song song vừa phân tích ở bước 3 để đi

đến các đại lượng đề cho.

Ví dụ trong bài này yêu cầu của đề là I4 = 1,2A và đề cho là UAB = 120V. Ta sẽ

xây dựng lập luận như sau:

Gọi giá trị điện trở cần tìm là x

A

R1

R3 R4 R2

A B

Tóm tắt

R1 = 30

R2 = 24

R3 = 90

UAB = 120V

I4 = 1,2A

Tìm R4 = ?

A

R3

R4 R2

R1

D B

Phan

Ngo

c Linh

Page 8: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

8

Ta có:

(

)

=>

(*)

Đến đây ta th y trong công thức chỉ còn chứa điện trở và giá trị hiệu điện thế

UAB đã cho trước.

Viết t t cả các điện trở có trong công thức dưới dạng biến x, sau đó thay vào (*)

giải và tìm x

Th các giá t ị vào (*) t được:

= > 114x + 2160 = 9000 => x = 60

Vậy giá trị điện trở R4 cần tìm là: R4 = 60.

Qua bài này ta th y trong quá trình xây dựng công thức đi từ yêu cầu của bài

toán cho đến đại lượng đã cho có sự đan xen giữa hai công thức là định luật ôm và các

công thức của mối liên hệ trong mạch điện. Nghĩa là nếu bước này chúng ta đã dùng

hệ thức của định luật ôm thì bước tiếp theo chúng ta sẽ sử dụng công thức của mối liên

hệ. Để làm được điều này việc viết các công thức trong đoạn mạch nối tiếp và song

song là r t quan trọng. Nó giúp học sinh có một cái nhìn tổng quát về mạch điện và dễ

dàng chuyển đổi qua lại giữa các đại lượng để giải quyết v n đề.

D ng 2: Tìm giá t ị củ biến t đề công uất c c đại h cường độ dòng điện đạt

giá t ị c c tiểu

Thực hiện các bước như dạng bài tập 1, sau khi xây dựng được hệ thức tiếp tục sử

dụng kiến thức toán học để đưa hệ thức về dạng chứa biến ở mẫu hay ở tử.

Bước 1: Học sinh đọc kỹ đề từ 3 đến 5 lần cho đến khi nắm được các yêu cầu của bài

toán: đề cho gì? Yêu cầu gì? tóm tắt lại bài toán.

Bước 2: Vẽ lại mạch điện để đưa về mạch điện tường minh(nếu có).

Bước 3: Viết các công thức định luật ôm của đoạn mạch nối tiếp và song song.

Lưu ý viết từ mạch tổng quát bên ngoài sau đó viết dần vào các mạch nhánh bên trong.

Phan

Ngo

c Linh

Page 9: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

9

Bước 4: Xây dựng lập luận đi từ yêu cầu của bài toán, sử dụng hệ thức của định luật

ôm và các hệ thức trong đoạn mạch nối tiếp và song song vừa phân tích ở bước 3 để đi

đến các đại lượng đề cho.

Bước 5: Sử dụng kiến thức toán học để đưa hệ thức chứa biến về một trong các dạng

sau:

+ Bất đẳng thức o i

+ Bình phương củ một tổng

dấu “=” xả khi A = B

+ Bình phương củ một hiệu

L p u n tìm giá t ị củ biến t

Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình bên. Cho hiệu điện thế

U = 2V, các điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2; R3 =

6; R4 = 0,5; R5 là một biến trở có giá trị lớn nh t là

2,5. B qua điện trở của ampe kế và dây nối. Thay đổi

giá trị của R5, xác định giá trị của R5 để ampe kế chỉ giá

trị lớn nh t.

Bước 1: Tóm tắt

Bước 2: Vẽ ại mạch điện

T có: [ ] [ ] Bước 3: Viết các công thức định luật ôm của đoạn mạch nối tiếp và song song.

U = U145+ U23+U0

I = I145 + I23+I0

R = R145 + R23+R0

Trong đoạn mạch:

A U - +

A

R4

R1

R0

R5

R3

R2

B

D

C

U = 2V

R0=0,5

R1 = 1;

R2 = 2;

R3 = 6;

R4 = 0,5;

R5 max = 2,5

Tìm R5 =? Để Iamax

R0

R1 R2

R3 R5 R4

A B

C

D

A

Phan

Ngo

c Linh

Page 10: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

10

Trong đoạn mạch:

T ong đ ạn mạch:

Bước 4: Xây dựng lập luận đi từ yêu cầu của bài toán, sử dụng hệ thức của định luật

ôm và các hệ thức trong đoạn mạch nối tiếp và song song vừa phân tích ở bước 3 để đi

đến các đại lượng đề cho.

- Xét tại nút C: | | | | (*)

- Ký hiệu điện trở đoạn AC là x = R4 + R5 = 0,5 + R5

Trong đó:

Với các điện trở có giá trị được tính như sau:

- Điện trở toàn mạch là

- Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC(chứa x):

- Cường độ dòng điện qua R3 là:

Thay vào (*) ta được:

| | | | |

| |

|

Vì x biến đổi từ 0,5Ω đến 3Ω nên:

Dòng điện qua ampe kế từ C => D.

Bước 5: Sử dụng kiến thức toán học để đưa hệ thức chỉ chứa biến ở mẫu hoặc ở tử

Từ phương trình (2) ta suy ra:

- Ta th y để Ia max khi x nh nh t

xmin= 0,5Ω R5 = 0 Ω

- Thay vào Ia ta được Iamax= 0,357A

Phan

Ngo

c Linh

Page 11: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

11

R2

A2

A1

R1

M N

x

A

+

B

-

C x V

Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U= 9V

không đổi, R1=1,5Ω; R2=1Ω, biến trở có điện trở toàn

phần RMN=10Ω.Vôn kế và ampe kế lí tưởng.

Tìm vị trí con chạy C để công su t tiêu thụ trên biến

trở là lớn nh t? Tìm công su t đó?

Tóm tắt:

UAB= 9V

R1=1,5Ω;

R2=1Ω

RMN=10Ω

Tìm x =? Để MNmax

ạch điện đươợc vẽ ại:

AB: R1ntR2nt(RMC//RNC)

Đặt

MN=

=

Thay vào phương trình (*) ta được:

[

]

[

]

[

√ ]

[

√ √

]

Áp dụng b t đẳng thức Cosi ta có:

√ √ √

√ √

D u “=” xảy ra khi:

√ √

Vậy khi con chạy C ở vị trí RMC = 5Ω thì công su t tiêu thụ trên biến trở đạt giá trị cực

đại.

A R1 R2 B

RNC

RMC Ph

an N

goc L

inh

Page 12: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

12

B

R1

V

R4

R2

R3 A

Giá trị công su t trên biến trở đạt cực đại là:

PMNmax =

Ph n 3. Bài t p tổng hợp

Ví dụ (Đề chu ên Lý t nh Đ c-Lắk 2 15-2016)

Cho mạch điện như hình vẽ.

R1 = R2 = 6Ω, R4 = 2Ω, R3 là biến

trở, điện trở của vôn kế r t lớn, b

qua điện trở của dây nối. Đặt vào

hai đầu A, B một hiệu điện thếk

hông đổi UAB.

1. Cho R3 = 6Ω thì số chỉ của

vôn kế là 12V. Tính hiệu

điện thế UAB.

2. Thay vôn kế bằng ampe kế

có điện trở r t nh . Tìm R3

để công su t trên R3 là cực

đại. Tính giá trị cực đại này và cường độ dòng điện qua ampe kế.

Tóm tắt:

1. ạch điện được vẽ ại:

T có mạch điện AB được ph n tích thành: AB = 4nt[R1//(R2ntR3)]

1. Tìm hiệu điện thế UAB

ố ch củ vôn kế:

UAB không đổi

R1 = 6;

R2 = 6;

R4 = 2;

1. R3 = 6; Uv= 12V

Tìm UAB=?

2. Thay vôn kế bằng ampe kế

Tìm R3 =? Để P3max

P3max =?, Ia = ?

A B

R1

R4

R2 R3

Phan

Ngo

c Linh

Page 13: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

13

= +

(*)

T ong đó:

R3 = 6Ω

Thế vào phương trình (*) ta được:

2. Th vôn kế b n mpe kế. ạch điện được vẽ ại

T có mạch điện AB được ph n tích thành: AB = 2//[R1nt(R3//R4)]

[ ]

[

]

(**)

Trong đó:

Thế vào phương trình (** ) ta được:

[

]

A B

R3

R1

R4

R2

A

Phan

Ngo

c Linh

Page 14: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

14

[

]

(

√ √ )

Để P3 cực đại thì (

√ √ ) nh nh t.

Áp dụng b t đẳng thức cosi (

√ √ ) nh nh t khi:

√ √

Suy ra Khi đó:

(

√ √ )

Dòng điện qua ampe kế:

Ph n 4: Bài t p èn u ện

Bài 1. Cho mạch điện như hình vẽ:

Ω

Ω

Ω

I = 0,5A

U4 = 2,4V

R1 = ?

Bài 2. Cho mạch điện như hình vẽ:

R1 = 3r; R2 = 6r; R3 = 4r

R4 = 2r; R5 = r

a. Tính RAB theo r.

b. Tính cđdđ qua các điện trở khi r = 3 ;

UAB = 18V

Coi rằng i n trở của các dây nối kh ng áng

kể

Bài 3. Cho mạch điện (như hình vẽ) có:

R1 = R2 = R3 = 40 , R4 = 30 , ampe kế chỉ

0,5A.

_+U

R3

R2R1

R4

C

BA

A

Phan

Ngo

c Linh

Page 15: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

15

a.Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở, và qua mạch chính.

b. Tính UAB

c. Giữ nguyên vị trí các điện trở, hoán vị ampe kế và nguồn điện U, thì ampe kế chỉ

bao nhiêu? Trong bài toán này, ampe kế lí tưởng.

Bài 4. Cho mạch điện như hình vẽ:

R1= 40Ω; R3=30 Ω; R4=40Ω;

R5= 36 Ω; R6 = 90 Ω; hiệu điện thế UAB luôn

không đổi

Khi đóng khóa K, dòng điện qua R3 có cường độ

I3 = 0,08A, hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R4

khi đó là U4 =7,2V. Tính:

a. Giá trị R2?

b. Hiệu điện thế UAB?

c. Số chỉ của Ampe kế khi khóa K mở?

Bài 5. (Đề thi chu ên ý t nh Thái Bình 2 15-2016)

Cho mạch điện như (hình vẽ 3). Biết R3 = 4Ω, R1 = R2 = 12Ω, R4 =

10Ω. Ampe kế có điện trở RA= 1Ω, Ry là một biến trở. Hiệu điện thế hai

đầu đoạn mạch U có giá trị không thay đổi.

B

qua điện trở của khóa K và các dây nối.

1. K đóng. Cho Ry thay đổi đến

khi

công su t trên Ry đạt giá trị cực đại

Pymax thì ampe kế chỉ 3A. Tính U,

Pymax và giá trị của

Ry khi đó.

2. K mở. Giữ nguyên giá trị của Ry như câu trên. Tìm số chỉ của

ampe kế khi đó và tính hiệu điện thế UBM.

Bài (Đề thi chu ên ý TP Đà N ng 2 15)

Cho mạch điện hình vẽ. R1 = 10Ω, R2 = 8Ω, R3 =

36Ω, R4 = 18Ω, ampe kế có điện trở Ra = 2Ω. R5 là một

biến trở. B qua điện trở của dây nối và khóa K. Hiệu

điện thế U có giá trị không đổi.

a. Khi khóa K đóng, người ta điều chỉnh biến trở

đến giá trị sao cho công su t t a nhiệt trên nó đạt giá trị

cực đại và khi đó ampe kế chỉ 1A. Tính hiệu điện thế U.

R1 R2

R4

A

+ _

R3

A

B

R6

K

R5

Phan

Ngo

c Linh

Page 16: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

16

b. Giữ nguyên giá trị của biến trở R5 ở câu a, mở khóa K. Hãy tìm số chỉ của

ampe kế.

Bài . (Đề thi H G t nh Long An 2 11)

Cho mạch điện như hình vẽ( H.1). R1 = 1Ω, R2

= 2 Ω, Rx là một biến trở tiết diện đều với con chạy

C di chuyển được trên MN và có giá trị lớn nh t là

16 Ω. Hiệu điện thế U là không đổi. Vôn kế có điện

trở r t lớn, b qua điện trở ampe kế và dây nối.

a. Khi con chạy C nằm chính giữa MN thì vôn

kế chỉ 10V. Tìm giá trị của Ampe kế và giá

trị hiệu điện thế U.

b. Xác định vị trí con chạy C để công su t tiêu

thụ trên toàn biến trở là lớn nh t. Tìm giá trị

công su t đó.

c. Đổi chỗ vôn kế và ampe kế cho nhau. Xác

định số chỉ ampe kế và vôn kế trong trường

hợp này.

4. ết quả th c hiện

Từ việc hướng dẫn học sinh giải một bài tập điện nêu trên, trong năm học 2014 –

2015 tôi th y đa số học sinh đã vận dụng một các linh hoạt vào việc giải bài tập, học

sinh có khả năng tư duy tốt hơn, có kỹ năng vận dụng kiến thức vào giải bài tập tốt

hơn, linh hoạt hơn.

Cụ thể thông qua khảo sát ch t lượng học sinh sau khi áp dụng chuyên đề:

“NHỮNG NH NGH G P H NH VẼ LẠ Ạ H Đ N VÀ T NH

G T Đ N T THỎA ÃN YÊU ẦU BÀ TO N V T L

T Ư NG TH LƯ NG TH V NH” tôi thu được kết quả như sau:

ết quả o ánh đối chứng.

* Kết quả khảo sát trước khi thực hiện đề tài .

ố ượng

Điểm từ

9 10

Điểm từ

7 8

Điểm từ

5 7 Điểm dưới 5

SL % SL % SL % SL %

26 0 0,0% 4 15,4% 10 38,5% 12 46,1%

* Kết quả khảo sát sau khi thực hiện đề tài.

ố ượng Điểm từ

9 10

Điểm từ

7 8

Điểm từ

5 7 Điểm dưới 5

Phan

Ngo

c Linh

Page 17: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

17

SL % SL % SL % SL %

26 14 53,8% 8 30,8% 4 15,4% 0 0,0%

Qua so sánh đối chứng kết quả tôi th y tỉ lệ điểm: Khá, Gi i tăng, điểm yếu

giảm cụ thể là:

Cụ thể: điểm gi i tăng 53,8% ; điểm khá tăng 15,4% ; điểm trung bình và yếu

giảm 69,2 %.

. T LU N

1. Bài học kinh nghiệm:

Trong phần điện học vật lý 9, kiến thức và bài tập r t đa dạng. Ơ đây, tôi chỉ

đưa ra một phạm vi nh về bài tập trong nội dung bồi dưỡng học sinh gi i c p huyện.

Qua việc đổi mới chương trình vật lý 9, tôi th y rằng học sinh còn bỡ ngỡ với phương

pháp học, chưa có kỹ năng giải bài tập, cho dù đó là những học sinh gi i. Vì vậy,

người giáo viên cần phải hệ thống hóa kiến thức để đưa ra phương pháp giải bài tập

cho học sinh là điều cần thiết. Hơn nữa, theo chương trình thì r t ít tiết luyện tập, cần

phải tăng cường cho học sinh làm bài tập.

Với chuyên đề này,chúng tôi chỉ đề cập đến bài tập trong phạm vi nh , với

những kiến thức và bài tập cơ bản, phân dạng bài tập và cách giải. Tuy đề tài này ngắn

gọn, đơn giản nhưng nếu áp dụng được trong tình hình thực tế, nó sẽ giúp cho các

học sinh gi i có r t nhiều kiến thức bổ ích khi các em làm bài tập mạch điện, góp phần

nâng cao ch t lượng học tập và yêu thích môn học của học sinh.Trong quá trình giảng

dạy bộ môn Vật lí ở trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ năng

giải bài tập Vật lí là hết sức cần thiết, để từ đó giúp các em đào sâu, mở rộng những

kiến thức cơ bản của bài giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển năng lực

tư duy cho các em, góp phần nâng cao ch t lượng giáo dục, cụ thể là :

+ Giúp học sinh có thói quen phân tích đầu bài, hình dung được các hiện tượng

Vật lí xảy ra trong bài toán sau khi tìm hướng giải.

+ Trong một bài tập giáo viên cần hướng cho học sinh nhiều cách giải (nếu có

thể ). Để kích thích sự hứng thú, say mê học tập cho học sinh rèn thói quen tìm tòi lời

giải hay cho một bài toán Điện.

+ Khắc sâu cho học sinh nắm chắc các kiến thức bổ trợ khác. Có như vậy việc

giải bài tập Điện của học sinh mới thuận lợi và hiệu quả.

Để làm được điều này:

- Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên

trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp.

Phan

Ngo

c Linh

Page 18: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

18

- Nắm vững chương trình bộ môn toàn c p học.

- Giáo viên cần hướng dẫn học sinh nghiên cứu kỹ các kiến thức cần nhớ để ôn

tập, nhớ lại kiến thức cơ bản, kiến thức mở rộng, lần lượt nghiên cứu kỹ các phương

pháp giải bài tập sau đó giải các bài tập theo hệ thống từ dễ đến khó, so sánh các dạng

bài tập để khắc sâu nội dung kiến thức và cách giải. Trên cơ sở đó học sinh tự hình

thành cho mình kỹ năng giải bài tập.

Trên dây là một số kinh nghiệm mà bản thân tôi đã rút ra được từ thực tế qua

quá trình giảng dạy tự chọn chương Điện học, lớp 9 ở trường THCS nói chung, cũng

là kinh nghiệm rút ra được sau khi thực hiện đề tài này nói riêng.

2. ết u n chung:

Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, được sự quan tâm giúp đỡ của ban giám

hiệu nhà trường cũng như tổ chuyên môn tôi đã thực hiện thành công việc: “HƯỚNG

DẪN H NH VẼ LẠ Ạ H Đ N VÀ T NH G T Đ N T THỎA

ÃN YÊU ẦU BÀ TO N V T L T Ư NG TH LƯ NG TH

VINH” với mong muốn: phát triển năng lực tư duy, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho học

sinh trong việc bồi dưỡng bộ môn Vật lí. Nhằm nâng cao ch t lượng bộ môn nói riêng,

góp phần nâng cao ch t lượng giáo dục nói chung.

Tuy nhiên vì điều kiện thời gian, cũng như tình hình thực tế nhận thức của học

sinh ở địa phương nơi tôi công tác và năng lực cá nhân có hạn, nên việc thực hiện đề

tài này chắc hẳn không tránh kh i thiếu sót. Kính mong quý thầy cô và các bạn đồng

nghiệp, trao đổi và góp ý để giúp tôi hoàn thiện hơn trong chuyên môn.

Cam Hòa, ngày 02 tháng 03 năm 2016

Người viết

Phan Ngọc Linh

Phan

Ngo

c Linh

Page 19: Chuyen de Ve Lai Mach Dien

19

Ụ LỤ

. ĐẶT VẤN ĐỀ Trang 1

1. Lý do chọn đề tài Trang 1

2. ục đích nghiên cứu Trang 1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trang 2

4. Nhiệm vụ nghiên cứu Trang 2

5. Phương pháp nghiên cứu Trang 2

. G UY T VẤN ĐỀ Trang 2

1. ơ ý u n Trang 2

2. Th c t ạng t ước khi th c hiện đề tài Trang 4

3. ác biện pháp tiến hành Trang 4

Ph n 1. Vẽ ại mạch điện Trang 4

Ph n 2. Tìm giá t ị điện t th m n êu c u bài toán Trang 6

Dạng 1: Tính giá t ị điện t d vào đại ượng U, cho t ước Trang 6

D ng 2: Tìm giá t ị củ biến t đề công uất c c đại h

cường độ dòng điện đạt giá t ị c c tiểu Trang 8

Ph n 3. Bài t p tổng hợp Trang 12

Ph n 4. Bài t p èn u ện Trang 14

3. ết quả th c hiện Trang 16

. T LU N Trang 17

1. Bài học kinh nghiệm Trang 17

2. ết u n chung Trang 18

Phan

Ngo

c Linh