Bài Tập Về Tính Công, Công Suất Của Nguồn điện Nâng Cao Cực Hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay
  • Siêu sale sách Toán - Văn - Anh Vietjack 25-12 trên Shopee mall
Trang trước Trang sau

Bài viết Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao.

  • Ví dụ minh họa về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao
  • Bài tập trắc nghiệm về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao
  • Bài tập tự luyện về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập ví dụ minh họa

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ. Cho biết hiệu điện thế U = 24V.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Các điện trở R0 = 6 Ω, R1 = 18 Ω, Rx là một biến trở, dây nối có điện trở không đáng kể.

a) Tính Rx sao cho công suất tiêu hao trên Rx bằng 13,5W và tính hiệu suất của mạch điện. Biết rằng năng lượng điện tiêu hao trên R1 và Rx là có ích, trên R0 là vô ích.

b) Với giá trị nào của Rx thì công suất tiêu thụ trên Rx đạt cực đại? Tính công suất cực đại này.

Quảng cáo

Lời giải:

a) Điện trở tương đương của R1 và Rx:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Điện trở toàn mạch: R = R0 + R1x

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Cường độ dòng điện qua mạch chính:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có: Ix.Rx = I.R1x

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Công suất hao phí trên Rx:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có phương trình bậc 2: Rx2 - 15Rx + 20,25 = 0

Giải phương trình bậc 2 ta được 2 nghiệm Rx = 13,5 Ω và Rx = 1,5 Ω.

Hiệu suất của mạch điện:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

+ Với Rx = 13,5 Ω ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

+ Với Rx = 1,5 Ω ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

b) Công suất tiêu thụ trên Rx:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Để PX cực đại thì mẫu số phải cực tiểu, nhưng tích của 2 số không âm:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

→ tổng của chúng sẽ cực tiểu khi:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Lúc đó giá trị cực đại của công suất:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Quảng cáo

Bài 2: Cho mạch điện (như hình vẽ):

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

AB làm biến trở con chạy C có điện trở toàn phần là 120Ω. Nhờ có biến trở làm thay đổi cường độ dòng điện trong mạch từ 0.9A đến 4.5A.

1. Tìm giá trị của điện trở R1 ?

2. Tính công suất toả nhiệt lớn nhất trên biến trở.

Biết U không đổi.

Đáp án: a) R1 = 30 Ω; b) Rx = 30 Ω; Pmax = 151,875 W.

Lời giải:

Imin = 0,9 A mà U không đổi ⇒ Rtđ max

⇒ C ≡ B và Rtđ = R1 + RAB = R1 + 120 (Ω)

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi Imax = 4,5A; U không đổi ⇒ Rtđ min ⇒ C ≡ A để RAC = 0 khi đó Rtđ = R1.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Từ (2) Ta có: U = 4,5 R1 (3).

Thế (3) vào (1) ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay ⇔ 4,5R1 = 0,9R1 + 108

⇔ 3,6R1 = 108 ⇔ R1 = 30Ω ⇒ U = 135V

Vậy R1 = 30Ω và U = 135 V

2, Tìm vị trí của C để Px đạt giá trị lớn nhất ?

Gọi RAC = Rx (Ω) (0 < Rx < 120) để Px đạt giá trị lớn nhất?

Khi đó công suất toả nhiệt: Px = Rx.I2

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Để Px đạt giá trị lớn nhất ⇔ Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay nhỏ nhất.

Áp dụng bất đẳng thức Cô si vào 2 số dương ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Nghĩa là: giá trị nhỏ nhất là 2R1, thay R1 = 30(Ω)

Ta có phương trình:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay ⇔ Rx2 - 60Rx + 900 = 0 ⇔ Rx = 30Ω

Khi đó Px (cực đại) là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Quảng cáo

Bài 3: Cho mạch điện (như hình vẽ).

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Biết Uo = 12 V, Ro là điện trở, R là biến trở ampe kế lí tưởng. Khi con chạy C của biến trở R từ M đến N, ta thấy ampe kế chỉ giá trị lớn nhất I1 = 2A. Và giá trị nhỏ nhất I2 = 1A. Bỏ qua điện trở của các dây nối.

1 – Xác định giá trị Ro và R ?

2 – Xác định vị trí của con chạy C của biến trở R để công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng một nửa công suất cực đại của nó ?

Đáp án:

Lời giải:

1. Với mạch điện này thì: RMC // RNC và RMC + RNC = R .

Vì vậy khi ta đặt RMC = x (Ω) ⇒ RNC = R – x (0 < x < R)

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi đó chỉ số của am pe kế là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

+) Khi con chạy C ở M (ở N) thì RMNC = 0 và lúc đó ampe kế sẽ chỉ giá trị cực đại:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

+) Để am pe kế chỉ giá trị nhỏ nhất thì: Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay phải có giá trị cực đại, ta triển khai RCNM:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Để RMNC có giá trị cực đại bằng R/4 thì:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Tức là con chạy C ở chính giữa của biến trở và

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

2 - Để có phương án giải phần này ta phải áp dụng công thức P = I2R và định luật bảo toàn năng lượng trên toàn mạch điện .

Đặt Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

mà PMNC = RMNC.I2

Công suất tiêu thụ trên toàn biến trở là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Mà công suất của nguồn điện và công suất tiêu thụ trên R0 là Pn = UoI và PRo = Ro.I2

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: Pn = PRo + P hay UoI = Ro.I2 + P

⇒ R0.I2 – U0.I + P = 0 (*)

(*) là phương trình bậc 2 với ẩn là I

Để phương trình có nghiệm: Δ ≥ 0

⇒ Δ = U2 - 4R0.P ≥ 0 Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Vậy Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇔ 144y = 108 + 36y + 3y2

⇔ 3y2 - 108y + 108 = 0

⇔ y2 - 36y + 36 = 0

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Mà ta đặt Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay nên ta có phương trình:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay ⇒ x2 - 24x + 24 = 0

Giải phương trình trên ta có x1 = 1 Ω; x2 = 23 Ω.

Vậy có 2 vị trí của con chạy C trên biến trở R sao cho RMC = 1 Ω hoặc RMC = 23 Ω thì công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng một nửa công suất cực đại của nó.

Quảng cáo

Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở AB là một dây dẫn đồng chất, chiều dài l = 1,3 m, tiết diện thẳng S = 0,1 mm2, điện trở suất ρ = 10-6 Ω.m. U là hiệu điện thế không đổi. Di chuyển con chạy C ta nhận thấy khi ở các vị trí cách đầu A một đoạn 10 cm hoặc cách đầu B một đoạn 40 cm thì công suất toả nhiệt trên biến trở là như nhau.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Xác định giá trị của R0.

b) Gọi công suất tỏa nhiệt trên R0 ứng với 2 vị trí của con chạy C kể trên lần lượt là P1 và P2. Tìm tỷ số P1/P2.

Lời giải:

Áp dụng công thức tính điện trở Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

- Khi C ở cách đầu A đoạn 10 cm và cách B đoạn 40 cm thì điện trở của biến trở tham gia vào mạch điện lần lượt là: R1 = 1 Ω, R2 = 9 Ω.

- Công suất tỏa nhiệt trên biến trở ứng với hai vị trí trên là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ R0 = 3 Ω

Công suất tỏa nhiệt trên R0 tương ứng là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ Tỷ số: Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Đèn Đ có ghi: 6 V – 3 W. Thay đổi biến trở R để công suất trên nó đạt giá trị cực đại và bằng 9 W, khi đó đèn sáng bình thường. Tìm giá trị của R0 và U. Bỏ qua điện trở của dây nối.

Lời giải:

Điện trở của đèn là: Rđ = 12 Ω, đặt R = x.

Điện trở tương đương của mạch:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Cường độ dòng điện trong mạch:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Cường độ dòng điện qua biến trở:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Công suất trên biến trở:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ U2 = 3.R0(12 + R0) (1)

Dấu “ = ” xảy ra khi Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế hai đầu biến trở bằng hiệu điện thế hai đầu đèn bằng 6 V

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Hay: U = 12 + R0 (2)

Từ (1) và (2) suy ra: R0 = 6 Ω và U = 18 V.

Đáp án: R0 = 6 Ω và U = 18 V.

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 8V, Đ là bóng đèn (3V - 3W) có điện trở R1, các điện trở r = 2Ω, R2 = 3Ω, MN là một biến trở có điện trở toàn phần bằng 3Ω, ampe kế, khóa K và các dây nối có điện trở không đáng kể, coi điện trở của bóng đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

1. Mở khóa K. Điều chỉnh vị trí của con chạy C sao cho RCN = 1Ω.

Tìm R1, RAB và số chỉ của Ampe kế khi đó.

2. Đóng khóa K

a) Xác định vị trí của con chạy C để công suất tiêu thụ trên biến trở bằng 0,6 W.

b) Xác định vị trí của con chạy C để công suất tiêu thụ trên bóng đèn cực đại.

Lời giải:

1. Tìm số chỉ của Ampe kế khi K mở

Sơ đồ mạch: RMC nt (R2 // (RCN nt R1)) nt r

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có: RCN = 1Ω; RCM = 2Ω; R1 = 3Ω

RCED = RCN + R1 = 4Ω

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Điện trở tương đương của mạch điện:

RAB = RMC + RCD + r Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Cường độ dòng điện trong mạch chính:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

UCD = UCED = ICD.RCD Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Số chỉ Ampe kế:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

2. K đóng

a. Sơ đồ mạch điện: (((RCN // RCM) nt R2) // R1) nt r

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Đặt RCN = x (O ≤ x ≤ 3) ⇒ RMC = 3 - x; RAC = y (0 ≤ y ≤ 3)

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

RACD = R2 + RAC = y + 3

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

RAB = r + RAD Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có: UAD = IAB.RAD

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Để công suất tiêu thụ trên biến trở bằng 0,6 W thì:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ y = 3/5 ⇒ x ≈ 2,17 Ω hoặc x ≈ 0,83Ω

b. Công suất tiêu thụ trên đèn cực đại khi UAD max

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi y tăng thì (y + 3) tăng Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay giảm ⇒ UAD tăng

Như vậy UAD lớn nhất khi y lớn nhất.

Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ ymax = 3/4 khi x = 3/2 Ω

Bài 4: Một biến trở có giá trị điện trở toàn phần R = 120 Ω. Nối tiếp với một điện trở R1. Nhờ biến trở có thể làm thay đổi cường độ dòng điện trong mạch từ 0,9A đến 4,5 A.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Tính giá trị của điện trở R1

b) Tính công suất toả nhiệt lớn nhất trên biến trở. Biết rằng mạch điện được mắc vào mạch điện có hiệu điện thế U không đổi

Lời giải:

a) Cường độ dòng điện lớn nhất khi con chạy C ở vị trí A. và nhỏ nhất khi con chạy C ở vị trí B của biến trở

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có: Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Từ (1) và (2) ta có: R1 = 30 Ω; U = 135V

b) Gọi Rx là phần điện trở từ A → C trên biến trở

Công suất toả nhiểt trên Rx là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Để Px đạt giá trị cực đại ta phải có: Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay đạt cực tiểu.

Vì 2R1 không đổi nên cần Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay đạt cực tiểu.

Nên ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

(bất đẳng thức Cô Si)

Do đó Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay đạt cực tiểu bằng 2.R1 hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ R12 + Rx2 = 2.R1.Rx

⇔ (R1 - Rx)2 = 0 ⇔ R1 = Rx = 30 Ω

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Đáp án: R1 = 30Ω; Px max = 151,875 W

Bài 5: Cho sơ đồ như hình vẽ. R = 4 Ω; R1 là đèn 6V – 3W; R2 là biến trở; UMN không đổi bằng 10V.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Xác định R2 để đèn sáng bình thường.

b) Xác định R2 để công suất tiêu thụ của R2 là cực đại.

c) Xác định R2 để công suất tiêu thụ của mạch song song cực đại.

Lời giải:

a) Khi đèn sáng bình thường thì:

UR2 = UĐ = 6 V;

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

UR = UMN – UĐ = 10 – 6 = 4 (V)

Cường độ dòng điện trong mạch chính là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Suy ra: I2 = I – ID = 1 - 0,5 = 0,5 (A).

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

b) Tính RMN theo R2; I theo R2 và I2 theo R2 ta có: P2 = I22.R2.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ P2 cực đại khi R2 = 3 Ω.

c) Đặt điện trở tương đương của đoạn mạch song song là x thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch này là:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi đó: PAB cực đại khi x = 4. Vậy: R2 = 6 Ω.

Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 3). UAB = 90V; R1 = 40 Ω; R2 = 90Ω; R4 = 20Ω; R3 là một biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế, dây nối và khoá K.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Khi mở khóa K và điều chỉnh cho R3 = 30Ω. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ của ampe kế.

b) Tìm R3 để số chỉ của ampe kế khi K mở bằng 3 lần số chỉ của ampe kế khi K đóng.

c) Khi K đóng. Tìm R3 để công suất tiêu thụ trên R3 đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó.

Lời giải:

a, Khi K mở đoạn mạch được vẽ lại:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

RAB = RAD + R3 = Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

UAD = IAB.RAD = 48,96 V

+ Số chỉ của ampe kế khi khoá K mở

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

b) Tìm R3 để số chỉ của ampe kế khi K mở bằng 3 lần số chỉ của ampe kế khi K đóng.

Ta có: khi K mở:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi K đóng:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ R234 = R2 + R34 Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Từ (1) và (2): IAm = 3IAd ⇒ R32 + 14R3 - 360 = 0

Suy ra: R3 ≈ 13,2 Ω (loại nghiệm âm).

c) Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Áp dụng Cosi cho mẫu số, ta được

PR3 đạt cực đại khi R3 = 180/11 ≈ 16,4 Ω

Khi đó PR3 ≈ 4,1 W.

Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ. UAB = 9V, R0 = 6 Ω. Đèn Đ thuộc loại 6V - 6W, Rx là biến trở. Bỏ qua điện trở của Ampekế và dây nối.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Muốn đèn sáng bình thường thì Rx phải có giá trị bao nhiêu?

b) Thay đổi biến trở Rx có giá trị bằng bao nhiêu thì công suất tiêu thụ trên biến trở đạt giá trị lớn nhất. Tính số chỉ của Ampe kế khi đó.

Lời giải:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a. Ta có: Uđ = 6V, Iđ = 1A ⇒ Rđ = 6Ω

- Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

- Tính được: Rx = 6 Ω

b. Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

- Suy ra:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

- Tính được:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta có Px cực đại khi Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay đạt cực tiểu.

Điều đó xảy ra khi Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ Rx = 3 Ω

Khi đó:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Đáp án:

a) Rx = 6 Ω

b) Rx = 3 Ω; IA = 1,125 A.

Khi đó UNA min = 6944,2 V

Bài 8: Cho mạch điện như hình 3. Nguồn điện không đổi có hiệu điện thế U = 9V. Đèn Đ1 ghi 3V - 3W; Đ2 ghi 9V - 6,75W; Đ3 ghi 9V - 13,5W; Đ4 ghi 3V - 1,5W. Biết rằng đèn sẽ bị cháy nếu hiệu điện thế đặt vào nó vượt quá 35% hiệu điện thế định mức. Bỏ qua điện trở ở tiếp điểm của các khóa K1, K2 và dây nối. Ban đầu, các khóa K1 và K2 đều mở. Xác định độ sáng của các đèn trong trường hợp:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) K1 đóng, K2 mở.

b) K1 đóng, K2 đóng.

Lời giải:

Điện trở và các thông số định mức của mỗi đèn có giá trị như sau:

Đèn UĐm PĐm IĐm R
Đ1 3V 3W 1A
Đ2 9V 6,75W 0,75A 12Ω
Đ3 9V 13,5W 1,5A
Đ4 3V 1,5W 0,5A

a) Khi K1 đóng, K2 mở.

* Giả sử không có đèn nào bị cháy, mạch có dạng: (Đ1 nt Đ3) // (Đ2 nt Đ4)

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

R13 = R1 + R3 = 9(Ω);

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Đ1 sáng bình thường, Đ3 sáng yếu.

R24 = R2 + R4 = 18(Ω);

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Đ2 sáng yếu, Đ4 sáng bình thường.

Chứng tỏ không có đèn nào cháy.

Vậy: Đ1 sáng bình thường, Đ2 sáng yếu, Đ3 sáng yếu, Đ4 sáng bình thường.

b) Khi K1 đóng, K2 đóng.

* Giả sử không có đèn nào bị cháy, mạch có dạng: (Đ1 // Đ2) nt (Đ3 // Đ4)

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Rtd = R12 + R34 = 2,4 + 3 = 5,4 Ω

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta thấy:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ Đ1 sáng quá mức bình thường nhưng chưa bị cháy.

+ U2 < UĐm2 ⇒ Đ2 sáng yếu.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Ta thấy: U3 < UĐm3 ⇒ Đ3 sáng yếu.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ Đ4 cháy.

Khi đó mạch điện còn 3 đèn mắc theo dạng: (Đ1 // Đ2) nt Đ3

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Rtd = R12 + R3 = 2,4 + 6 = 8,4 Ω

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

U1 = U2 = I.R12 = 1,07.2,4 = 2,57(V) ⇒ Đ1, Đ2 sáng yếu.

U3 = U - U1 = 9 - 2,57 = 6,43(V) ⇒ Đ3 sáng yếu.

Vậy: Đ1 sáng yếu, Đ2 sáng yếu, Đ3 sáng yếu, Đ4 không sáng(bị cháy).

Bài 9: Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế U giữa hai điểm A và B không đổi. Các điện trở R2 = R3 = R4 = R; R1 = 3R; Rx là biến trở.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Điều chỉnh biến trở Rx đến giá trị sao cho công suất tỏa nhiệt trên điện trở R1 là P1 = 12W. Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở R4 khi đó.

b) Tính giá trị của Rx theo R để công suất tỏa nhiệt trên Rx là lớn nhất.

Lời giải:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Ta có: I1 + I3 = I2 + I4

⇒ RI1 + RI3 = RI2 + RI4 (1)

Lại có: U1 + U2 = U3 + U4

⇒ 3RI1 + RI2 = RI3 + RI4 (2)

Từ (1) và (2), cộng vế ta có: 4RI1 = 2RI4 ⇒ I4 = 2I1

Ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Vậy P4 = 16W

b) Giả sử dòng điện qua Rx có chiều từ D tới C

Tại C ta có I2 = I1 + Ix

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Tại D ta có I3 = I4 + Ix

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Từ (1) và (2), biến đổi ra hệ phương trình sau:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Cộng vế ta được:

⇒ U3(8Rx2 + 10RRx) = 6URRx + 4URx2 ⇒ U3(4Rx + 5R) = U(3R + 2Rx)

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Tại D ta có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Có:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Để Pmax thì Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay min

Ta thấy Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay (không đổi)

Áp dụng hệ quả Bđt Côsi có Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay min khi Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

⇒ Rx = 1,25R

Vậy khi Rx = 1,25R thì công suất tiêu thụ trên Rx là lớn nhất.

Bài 10: Cho mạch điện như hình vẽ: UAB = 12V; r = 6Ω. Đèn Đ ghi 9V – 9W. Cho rằng điện trở của đèn không thay đổi theo nhiệt độ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

1) Nhận xét về độ sáng của đèn và giải thích.

2) Người ta mắc thêm một điện trở Rx nối tiếp hoặc song song với điện trở r. Nêu cách mắc và tính giá trị của Rx để:

a) Đèn sáng bình thường.

b) Công suất tiêu thụ của nhóm điện trở r và Rx lớn nhất. Tính công suất lớn nhất đó.

Lời giải:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

1. Điện trở của đèn

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay Rtd = R + r = 15Ω

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay → đèn sáng yếu.

2. a) Gọi R' là điện trở tương đương đoạn mạch r và Rx.

Đèn sáng bình thường nên UAC = Udm = 9V → UCB = 12 – 9 = 3V.

I = Idm = 1A Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

R' < r → phải mắc Rx song song r và Rx = 6Ω

b) Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Dấu “=” xảy ra ⇔ R' = R = 9Ω

R' > r → Rx nối tiếp r và Rx = 3Ω thì công suất đoạn r, Rx lớn nhất bằng 4W

Bài tập tự luyện

Câu 1: Có hai bóng đèn có ghi: đèn 1 (220V – 100W), đèn 2 (110V – 60W)

a. Nêu ý nghĩa các số liệu trên.

b. Ghép hai bóng điện trên nối tiếp nhau. Hỏi công suất tối đa mà hai bóng đèn chịu được.

c. Ghép hai bóng đèn trên song song nhau. Hỏi công suất tối đa mà hai bóng đèn chịu được.

Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ:

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

UAB = U = 6V; R1 = 5,5Ω; R2 = 3Ω; R là một biến trở.

a. Khi R = 3,5Ω, tìm công suất tiêu thụ của đoạn mạch AM.

b. Với giá trị nào của biến trở R thì công suất tiêu thụ trên biến trở R đạt giá trị lớn nhất đó.

Câu 3: Có mạch điện như hình vẽ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Hiệu điện thế hai đầu mạch là U = 12V. Các điện trở mạch ngoài: R1 = 0,5Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω. Điện trở R có giá trị thay đổi từ 0 đến vô cùng. Điện trở ampe kế không đáng kể.

a. Điều chỉnh R = 1,5Ω. Tìm số chỉ của ampe kế và công suất tỏa nhiệt của mạch AB.

b. Điều chỉnh R có giá trị bằng bao nhiêu thì công suất trên R đạt giá trị cực đại.

Câu 4: Có mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có hiệu điện thế U = 16V, điện trở r = 4Ω. Điện trở R1 = 12Ω. Hỏi R2 bằng bao nhiêu để công suất trên R2 lớn nhất. Tính công suất này.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Câu 5: Dùng nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 24V để thắp sáng bình thường một bộ bóng đèn cùng loại (6V – 3W). Dây nối trong bộ bóng đèn có điện trở không đáng kể. Dây nối từ bộ bóng đến nguồn điện có điện trở r = 6Ω.

a. Có thể mắc tối đa mấy bóng đèn để các đèn đều sáng bình thường và phải mắc chúng như thế nào.

b. Nếu chỉ có 6 bóng đèn thì phải mắc như thế nào để chúng sáng bình thường. Trong các cách đó cách nào lợi hơn.

Câu 6: Cho mạch điện như hình vẽ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Biến trở AB là 1 dây đồng chất, dài l = 1,3m, tiết diện S = 0,1mm2, điện trở suất ρ = 106 Ωm. Biết U là hiệu điện thế không đổi. Nhận thấy khi con chạy ở các vị trí cách đầu A hoặc đầu B những đoạn như nhau bằng 40cm thì công suất tỏa nhiệt trên biến trở là như nhau. Xác định R0 và tỉ số công suất tỏa nhiệt trên R0 ứng với 2 vị trí của C?

Câu 7: Cho mạch điện như hỉnh vẽ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Khi đặt một hiệu điện thế U vào hai điểm 1 và 2, đề cho hai đầu 3 và 4 hở thì công suất tỏa nhiệt trong mạch là P1 = 40W. Nếu nối tắt hai đầu 3 và 4 thì công suất tỏa nhiệt trên mạch là P2 = 80W. Nếu đặt hiệu điện thếU vào hai điểm 3 và 4, để hở hai đầu 1 và 2 thì công suất tỏa nhiệt trên mạch là P3 = 20W. Hãy xác định công suất tỏa nhiệt của mạch khi hiệu điện thế U đặt vào hai điểm 3 và 4, đồng thời nối tắt hai đầu 1 và 2.

Câu 8: Hai cụm dân cư dùng chung một trạm điện, điện trở tải ở hai cụm bằng nhau và bằng R (như hình vẽ), công suất định mức ở mỗi cụm là Po bằng 48,4 kW, hiệu điện thế định mức ở mỗi cụm là Uo, hiệu điện thế hai đầu trạm luôn được duy trì là Uo. Khi chỉ cụm I dùng điện (chỉ K1 đóng) thì công suất tiêu thụ ở cụm I là P1 = 40kW khi chỉ cụm II dùng điện (chỉ K2 đóng) thì công suất tiêu thụ ở cụm II là P2 = 36,6kW.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

a) Hãy tìm biểu thức liên hệ giữa r1; r2 và R.

b) Khi cả hai cụm dùng điện thì tổng công suất tiêu thụ trên hai cụm là bao nhiêu?

Câu 9: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết r = 3Ω; R1, R2 là một biến trở. Biết U = 12V.

a) Điều chỉnh biến trở R2 để cho công suất trên nó là lớn nhất, khi đó công suất trên R2 bằng 3 lần công suất trên R1. Tìm R1?

b) Thay R2 bằng một bóng đèn thì đèn sáng bình thường, khi đó công suất trên đoạn mạch AB là lớn nhất. Tính công suất và hiệu điện thế định mức của đèn?

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Câu 10: Cho mạch điện như hìnhh vẽ.

Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay

Biết R = 4Ω, đèn Đ ghi 6V – 3W; UAB = 9V không đổi, RX là biến trở. Điện trở của đèn không đổi. Xác định giá trị của RX để:

a) Đèn sáng bình thưởng.

b) Công suất tiêu thụ trên biến trở là lớn nhất. Tính công suất đó?

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

  • Dạng 14: Cách giải Bài tập tính công suất định mức của dụng cụ điện cực hay
  • Dạng 15: Phương pháp giải Bài tập tính điện năng tiêu thụ cực hay
  • Dạng 16: Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ cực hay
  • Dạng 18: Cách giải Bài tập tính số chỉ của Vôn kế, ampe kế có điện trở R cực hay
  • Dạng 19: Giải mạch bằng phương pháp điện thế nút cực hay
  • Dạng 20: Cách giải bài tập thí nghiệm thực hành Vật Lí 9 cực hay

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

  • Giải bài tập Vật lý 9
  • Giải sách bài tập Vật Lí 9
  • Giải VBT Vật Lí 9
  • Đề thi Vật Lí 9
  • Tài liệu cho giáo viên: Giáo án, powerpoint, đề thi giữa kì cuối kì, đánh giá năng lực, thi thử THPT, HSG, chuyên đề, bài tập cuối tuần..... độc quyền VietJack, giá hợp lí

Tủ sách VIETJACK luyện thi vào 10 cho 2k10 (2025):

  • Giải mã đề thi vào 10 theo đề Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh (300 trang - từ 99k/1 cuốn)
  • Bộ đề thi thử 10 chuyên (120 trang - từ 99k/1 cuốn)
  • Cấp tốc 7,8,9+ Toán Văn Anh thi vào 10 (400 trang -từ 119k)
  • Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, SÁCH ĐỀ THI DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 9

Bộ giáo án, bài giảng powerpoint, đề thi dành cho giáo viên và sách dành cho phụ huynh tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official

Tổng đài hỗ trợ đăng ký : 084 283 45 85

Giáo án, bài giảng powerpoint Văn, Toán, Lí, Hóa....

4.5 (243)

799,000đs

199,000 VNĐ

Đề thi vào 10 Toán Văn Anh của Hà Nội, Tp.Hồ Chí Minh... có lời giải

4.5 (243)

799,000đ

199,000 VNĐ

Sách Toán - Văn- Anh 6-7-8-9, luyện thi vào 10

4.5 (243)

199,000đ

99.000 - 149.000 VNĐ

xem tất cả

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS. Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Loạt bài Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 9 có đáp án của chúng tôi được biên soạn bám sát nội dung chương trình Vật Lý lớp 9.

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.

Trang trước Trang sau Giải bài tập lớp 9 sách mới các môn học
  • Giải Tiếng Anh 9 Global Success
  • Giải sgk Tiếng Anh 9 Smart World
  • Giải sgk Tiếng Anh 9 Friends plus
  • Lớp 9 Kết nối tri thức
  • Soạn văn 9 (hay nhất) - KNTT
  • Soạn văn 9 (ngắn nhất) - KNTT
  • Giải sgk Toán 9 - KNTT
  • Giải sgk Khoa học tự nhiên 9 - KNTT
  • Giải sgk Lịch Sử 9 - KNTT
  • Giải sgk Địa Lí 9 - KNTT
  • Giải sgk Giáo dục công dân 9 - KNTT
  • Giải sgk Tin học 9 - KNTT
  • Giải sgk Công nghệ 9 - KNTT
  • Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 9 - KNTT
  • Giải sgk Âm nhạc 9 - KNTT
  • Giải sgk Mĩ thuật 9 - KNTT
  • Lớp 9 Chân trời sáng tạo
  • Soạn văn 9 (hay nhất) - CTST
  • Soạn văn 9 (ngắn nhất) - CTST
  • Giải sgk Toán 9 - CTST
  • Giải sgk Khoa học tự nhiên 9 - CTST
  • Giải sgk Lịch Sử 9 - CTST
  • Giải sgk Địa Lí 9 - CTST
  • Giải sgk Giáo dục công dân 9 - CTST
  • Giải sgk Tin học 9 - CTST
  • Giải sgk Công nghệ 9 - CTST
  • Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 9 - CTST
  • Giải sgk Âm nhạc 9 - CTST
  • Giải sgk Mĩ thuật 9 - CTST
  • Lớp 9 Cánh diều
  • Soạn văn 9 Cánh diều (hay nhất)
  • Soạn văn 9 Cánh diều (ngắn nhất)
  • Giải sgk Toán 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Khoa học tự nhiên 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Lịch Sử 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Địa Lí 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Giáo dục công dân 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Tin học 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Công nghệ 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Âm nhạc 9 - Cánh diều
  • Giải sgk Mĩ thuật 9 - Cánh diều

Từ khóa » Tìm Rb để Mạch Trên Có Công Suất Tỏa Nhiệt Là Cực đại