Học sinh Đức đã thực hiện thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng điện

Câu hỏi số 343087:

Vận dụng cao

Học sinh Đức đã thực hiện thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I_Đ chạy qua một bóng đèn theo hiệu điện thế U_Đ cấp cho bóng đèn đó và ghi lại các số liệu đo được vào bảng sau đây:

a) Dựa vào bảng trên, em hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I_Đ theo U_Đ (mỗi cenimet trên trục tung tương ứng với 0,1A, trên trục hoành tương ứng với 1V)

b) Đức đã mắc nối tiếp hai bóng đèn cùng loại nêu trên vào một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 24V. Tìm công suất tiêu thụ trên mỗi bóng đèn.

Vùng hiệu điện thế hoạt động thích hợp nhất của loại bóng đèn này là từ 7,5V đến 10V. Do vậy, khi mắc các bóng đèn như trên thì lúc sau có một bóng đèn bị cháy. Có trong tay hai chiếc điện trở giống nhau, cùng loại R = 10Ω, Đức đã dùng các điện trở này nối với bóng đèn còn lại rồi mắc vào nguồn điện 24V để thắp sáng bóng đèn này.

c) Đức mắc mạch điện như hình 2. Em hãy tính hiệu điện thế và công suất tiêu thụ trên bóng đèn lúc này.

d) Thấy Đức mắc như vậy, Khang đã kiểm tra lại và nhận xét rằng: Trong số các cách mắc khả dĩ thì cách mắc của Đức là cách mắc khiến cho đèn hoạt động ở trạng thái phù hợp nhất. Em hãy chứng minh nhận định đó.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:343087

Giải chi tiết

Dựa vào số liệu cho trong bảng. Học sinh vẽ đồ thị đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I_Đ theo U_Đ theo tỉ lệ bài cho

Vì hai bóng đèn như nhau nên U trên mỗi bóng là 12V

Ta có: \({P_1} = {U_1}{I_1} = 12.0,69 = 8,28W\)

Đèn hoạt động ở trạng thái có hiệu điện thế U, cường độ dòng là I:

\({U_{AB}} = U + \left( {\frac{U}{R} + I} \right).R = 2U + I.R = 2U + 10.I = 24\,\left( V \right)\)

Vùng hiệu điện thế hoạt động thích hợp nhất của loại đèn này là từ 7,5V đến 10 V. Thay các giá trị của U là 8; 9; 10 vào ta được:

Vậy đèn hoạt động ở mức U₂ = 9 V; I₂ = 0,60 A

Do đó: \({P_2} = {U_2}{I_2} = 9.0,6 = 5,4W\)

Các cách mắc khác có thể mắc là:

+ Cách 1:

+ Cách 2:

+ Cách 3:

+ Cách 4:

+ Cách 5:

- Cách 1 và 2 loại vì U_Đ = U_M = 24V

- Cách 3:

Ta có: \({I_D} = \frac{{U - {U_D}}}{R} = \frac{{24 - {U_D}}}{{10}}\)

Mà: \(7,5 < {U_D} < 10 \Rightarrow 1,4 < {I_D} < 1,65\) → loại

- Cách 5 loại vì chịu tải điện áp nhỏ hơn cách 3 do điện trở tương đương giảm

- Cách 4 :

Ta có: \({I_D} = \frac{{U - {U_D}}}{{2R}} = \frac{{24 - {U_D}}}{{20}}\)

Mà: \(7,5 < {U_D} < 10 \Rightarrow 0,7 < {I_D} < 0,825\)

*) Cách mắc tối ưu là cách mắc thoả mãn: \(\left\{ \begin{array}{l}7,5 < {U_D} < 10\\0,55 < {I_D} < 0,63\end{array} \right.\)

Vậy cách mắc của Đức là tối ưu nhất.

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link