(2,5 điểm) Một bạn muốn thiết kế sơ đồ mạch điện cho một góc học tập. Sơ đồ
(2,5 điểm) Một bạn muốn thiết kế sơ đồ mạch điện cho một góc học tập. Sơ đồ mạch điện bao gồm các kết nối dây dẫn điện giữa nguồn điện với bảng điện và giữa bảng điện với các thiết bị sử dụng điện (gọi tắt là thiết bị). Trên bảng điện có gắn 02 công tắc, 01 cầu chì, 01 ổ cắm và đoạn mạch gồm 01 đèn led mắc nối tiếp điện trở R (để báo trạng thái sẵn sàng cấp điện của bảng điện) như Hình 3. Các thiết bị gồm 02 đèn, 01 quạt và các thiết bị khác (không thể hiện trên hình) có thể sử dụng điện qua ổ cắm trên bảng điện. Bỏ qua điện trở của cầu chì, của các dây dẫn và của các công tắc.
a) Hãy vẽ một sơ đồ mạch điện thỏa tất cả yêu cầu sau:
- Tất cả các thiết bị khi hoạt động đều được cung cấp đúng hiệu điện thế của nguồn điện $\left( U_{ng} \right)$.
- Toàn bộ các dòng điện từ nguồn điện cung cấp cho các thiết bị đều phải chạy qua cầu chì.
- Các đèn 1 , đèn 2 và quạt được đọng hoặc ngắt bằng công tắc. Trong đó, đèn 1 và quạt luôn hoạt động đồng thời, đèn 2 hoạt động độc lập.
- Khi đèn led sáng ổn định, tất cả các thiết bị đều có thể sử dụng điện từ nguồn điện thông qua bảng điện, kể cả thiết bị khác dùng qua ổ cắm. Ngược lại (khi cầu chì bị ngắt hoặc nguồn điện chưa cấp điện cho bảng điện), đèn led bị tắt, các thết bị kể cả thiết bị khác dùng qua ổ cắm không thể sử dụng điện.
b) Đoạn mạch chứa đèn led và điện trở R sử dụng nguồn điện $U_{ng} = 220V$ và có đặc tính rất đặc biệt là cho dòng điện qua nó không liên tục. Cứ 10 ms cho dòng điện chạy qua với cường độ bằng $U_{ng}/R$, rồi đến 10 ms tiếp theo dòng điện bị ngắt và cứ tiếp tục luân phiên như vậy. Đèn led sáng ổn định khi giá trị dòng điện qua nó thỏa $1mA < U_{ng}/R < 20mA$. Đồng thời điện trở R chỉ hoạt động ổn định khi nhiệt lượng do nó tỏa ra trong 1 s không vượt quá 0,25J. Hãy xác định giá trị cho phép của điện trở R.
Quảng cáo
+ Vẽ mạch điện đúng yêu cầu đề bài.
+ Sử dụng công thức tính nhiệt lượng: $Q = I^{2}Rt$
a) Vẽ sơ đồ mạch điện:
b)
+ Điều kiện để đèn Led sáng ổn định: $1mA < U_{ng}/R < 20mA$
$\left. 0,001A < \dfrac{220}{R} < 0,02A\Rightarrow 11000\Omega < R < 220000\Omega \right.$ (1)
+ Trong mỗi chu kì, thời gian có dòng điện chạy qua là: $t_{bat} = 10ms = 0,01s$
+ Trong mỗi chu kì, thời gian dòng điện bị ngắt là: $t_{tat} = 10ms = 0,01s$
$\Rightarrow$ Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp dòng điện bị ngắt hoặc bật (chu kì) là:
$T = 10ms + 10ms = 20ms = 0,02s$
Trong 1s, số chu kì thực hiện được là: $N = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{0,02} = 50$
$\Rightarrow$ Trong 1s, thời gian có dòng điện chạy qua là: $t = N.t_{bat} = 50.0,01 = 0,5(s)$
Nhiệt lượng toả ra trên R trong 1s là:
$Q = I^{2}Rt = \left( \dfrac{220}{R} \right)^{2}R.0,5 = \dfrac{220^{2}}{R}.0,5$
+ Điều kiện để điện trở R hoạt động ổn định: $Q \leq 0,25J$
$\left. \Rightarrow\dfrac{220^{2}}{R}.0,5 \leq 0,25 \right.$
$\left. \Rightarrow R \geq 96800\Omega \right.$ (2)
Từ (1) và (2) suy ra: $96800\Omega \leq R < 220000\Omega$
Vậy giá trị cho phép của điện trở R là: $96800\Omega \leq R < 220000\Omega$
PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!
>> 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
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
