Vật Lý 9 Bài 20: Tổng Kết Chương I Điện Học

2.1. Câu hỏi ôn tập

2.1.1. Cường độ dòng điện I chạy qua một dây dẫn phụ thuộc như thế nào vào hiệu điện thế U giữa hai đầu dây dẫn đó?

• Cường độ dòng điện I chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U giữa hai đầu dây dẫn đó .

2.1.2. Nếu đặt hiệu điện thế U giữa hai đầu một dây dẫn và I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đó thì thương số là giá trị của đại lượng nào đặc trưng cho dây dẫn? Khi thay đổi hiệu điện thế U thì giá trị này có thay đổi hay không? Vì sao?

• Thương số là điện trở R của dây dẫn.
• Khi thay đổi hiệu điện thế U thì giá trị R không thay đổi.
• Vì điện trở đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của dây dẫn. Điện trở phụ thuộc vào chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn.

2.1.3. Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó có sử dụng ampe kế và vôn kế để xác định điện trở của một dây dẫn.

2.1.

2.1.4. Viết công thức tính điện trở tương đương đối với đoạn mach gồm hai điện trở R1 và điện trở R2 :

a. Mắc nối tiếp. b. Mắc song song.

Trả lời:

a. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp

• Điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng hai điện trở thành phần

• \(R_{td} = R_1 + R_2.\)

b. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R1,R2 mắc song song là:

• Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song thì nghịch đảo của điện trở của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở thành phần
• \(\frac{I_1}{I_2}=\frac{R_2}{R_1}\)

2.1.5. Hãy cho biết:

a. Điện trở của dây dẫn thay đổi như thế nào khi chiều dài của nó tăng lên ba lần?

• Khi chiều dài của nó tăng lên 3 lần thì điện trở của dây cũng tăng lên 3 lần

b. Điện trở của dây dẫn thay đổi như thế nào khi tiết diện của nó tăng lên bốn lần?

• Khi tiết diện của nó tăng lên 4 lần thì điện trở của dây sẽ giảm đi 4 lần

c. Vì sao dựa vào điện trở suất có thể nói đồng dẫn điện tốt hơn nhôm?

• Vì Rđồng < Rnhôm

2.1.6. Viết đầy đủ các câu dưới đây:

a. Biến trở là một điện trở ……………………….và có thể được dùng để …………………..

b. Các điện trở dùng trong kỹ thuật có kích thước ……và có trị số được ………………….. hoặc được xác định theo các ……………

• a. Có thể thay đổi trị số, điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

• b. Nhỏ, ghi trên điện trở, vòng màu sơn trên điện trở.

2.1.7. Viết đầy đủ các câu dưới đây:

a. Số oat ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết ………………………. ……………….. b. Công suất tiêu thụ điện năng của một đoạn mạch bằng tích ……..

• Công suất định mức của dụng cụ đó.

• Của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua nó.

2.1.8. Hãy cho biết:

a) Điện năng sử dụng bởi một dụng cụ điện được xác định theo công suất, hiệu điện thế, cường độ dòng điện và thời gian sử dụng bằng các công thức nào?

b) Các dụng cụ điện có tác dụng gì trong việc biến đổi năng lượng? Nêu một số ví dụ.

• Các dụng cụ điện có tác dụng biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác.

• Ví dụ:

  • Điện năng thành nhiệt năng: Mỏ hàn, bàn ủi, ấm, nồi cơm, lò nướng, ….

  • Điện năng thành cơ năng: Quạt, máy bơm nước,….

  • Điện năng thành quang năng: Đèn dây tóc, đèn LED, đèn ống huỳnh quang, đèn compăc,...

2.1.9. Phát biểu và viết hệ thức của định luật Jun-Lenxơ.

• Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.

• Hệ thức củ định luật: Q = I2​Rt

2.1.10. Cần phải sử dụng các quy tắc nào để đảm bảo an toàn khi sử dụng điện?

• Một số quy tắc an toàn khi sử dụng điện:

  • Chỉ làm thí nghiệm với các nguồn điện có hiệu điện thế nhỏ hơn 40V.

  • Phải sử dụng các dây dẫn có vỏ bọc cách điện đúng quy định.

  • Phải mắc cầu chì (mắc vào dây nóng) chịu được cường độ dòng điện định mức phù hợp cho mỗi dụng cụ điện để ngắt mạch tự động khi đoản mạch.

  • Khi tiếp xúc với mạng điện gia đình không tùy tiện chạm vào các thiết bị điện nếu chưa biết rõ cách sử dụng.

  • Ngắt điện trước khi sửa chữa hay thay các thiết bị điện bị hư hỏng.

  • Khi có người bị điện giật không được chạm vào người đó, phải tìm cách ngắt ngay mạch điện, sơ cấp cứu kịp thời hoặc gọi người cấp cứu.

  • Nối đất cho vỏ kim loại của các dụng cụ điện: Máy giặt, tủ lạnh, …

2.1.11. Hãy cho biết:

a. Vì sao phải sử dụng tiết kiệm điện năng?

• Sử dụng tiết kiệm năng lượng có những lợi ích sau:

  • Giúp giảm bớt tiền điện gia đình phải trả hằng tháng.

  • Kéo dài tuổi thọ của các dụng cụ dùng điện: Không phải tốn kém khi sửa chữa, mua sắm mới các thiết bị điện khi hư hỏng.

  • Không gây quá tải cho đường dây tải điện trong các giờ cao điểm: Không gây ra các vụ hỏa hoạn do sự cố chập điện.

  • Không phải cắt điện luân phiên gây khó khăn, tổn thất rất lớn về vật chất và tinh thần trong mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội.

  • Tiết kiệm một phần điện năng sinh hoạt để phục vụ cho sản xuất, cung cấp cho các vùng miền chưa có điện hoặc cho xuất khẩu điện.

  • Không làm cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, góp phần bảo vệ môi trường.

b. Có những cách nào để sử dụng tiết kiệm điện năng?

• Các cách sử dụng tiết kiệm năng lượng :

  • Sử dụng các dụng cụ và thiết bị điện có công suất hợp lí, vừa đủ mức cần thiết. ( Đèn compăc, đèn LED, …. )

  • Chỉ sử dụng các dụng cụ và thiết bị điện khi cần thiết, gắn bộ phận hẹn giờ (Chế độ tự động tắt tivi, …. ) .

  • Sử dụng các thiết bị có sử dụng các dạng năng lượng từ gió, Mặt Trời, ….. : Máy nước nóng, xe ô tô, máy bay, thuyền, ……

2.2. Bài tập vận dụng

2.2.1.

a) Tại sao bộ phận chính của những dụng cụ đốt nóng bằng điện đều làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn?

b) Tính điện trở của ấm điện có ghi 220V - 1000W khi ấm điện hoạt động bình thường.

c) Dây điện trở của ấm điện trên đây làm bằng nicrom dài 2m và có tiết diện tròn. Tính đường kính tiết diện của dây điện trở này.

Hướng dẫn giải:

a) Các dụng cụ đốt nóng bằng điện có bộ phận chính bằng dây dẫn có điện trở suất lớn để đoạn dây này có điện trở lớn. Khi có dòng điện chạy qua thì nhiệt lượng hầu như chỉ toả ra ở đoạn dây dẫn này mà không toả nhiệt ở dây nối bằng đồng(có điện trở suất nhỏ và do đó có điện trở nhỏ).

b) Điện trở của ấm khi hoạt động bình thường là: \(R = \frac{{{U^2}}}{P} = \frac{{{{220}^2}}}{{1000}} = 48,4\Omega \)

c)

Áp dụng công thức: \(R = \rho \frac{1}{S} = \rho \frac{1}{{\pi {{\left( {\frac{d}{2}} \right)}^2}}}\)

Dây làm bằng nicrom nên có điện trở suất \(\rho = 1,{1.10^{ - 6}}\Omega m\)

Suy ra đường kính tiết diện của dây: \(d = \sqrt {\frac{{4\rho l}}{{\pi R}}} = \sqrt {\frac{{4.1,{{1.10}^{ - 6}}.2}}{{3,14.48,4}}} = 2,{41.10^{ - 4}}\)

2.2.2. Một bếp điện loại 220V-1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước có nhiệt độ ban đầu 25oC. Hiệu suất của quá trình đun là 85%.

a) Tính thời gian đun sôi nước, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

b) Mỗi ngày đun sôi 4l nước bằng bếp điện trên đây với cùng điều kiện đã cho, thì trong 1 tháng (30 ngày) phải trả bao nhiêu tiền điện cho việc đun nước này? Cho rằng giá điện là 1300 đồng mỗi kWh.

c) Nếu gấp đôi dây điện trở của bếp này và vẫn sử dụng hiệu điện thế 220V thì thời gian đun sôi 2l nước có nhiệt độ ban đầu và hiệu suất như trên là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

a. Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước ở nhiệt độ ban đầu 25oC là:

Qi=m.c.(t2-t1) = 2. 4200. (100 - 25) = 630.000 (j) = 630 (KJ)

Nhiệt lượng bếp tỏa ra là: \({Q_{tp}} = \frac{{{Q_{ci}}.100\% }}{H} = \frac{{630000.100\% }}{{85\% }}\) = 741176,5 J

Vậy thời gian cần thiết để đun sôi 2 lít nước trong điều kiện trên là: t = Qtp/P = 741176,5/1000 = 741 (s) = 12,35 phút

b. Số nước đun trong một tháng là:

4 x 30 = 120 (lít)

Nhiệt lượng cần để đun 120 lít nước là:

Vậy số tiền phải thanh toán là: 12,35.700 = 8.645 (đồng)

c. Do gập đôi dây điện trở và vẫn sử dụng hiệu điện thế 220V nên :

• Tiết diện tăng 2 lần nên Điện trở giảm 2 lần.

• Chiều dài giảm 2 lần nên Điện trở giảm 2 lần.

Điện trở giảm 4 lần. Thời gian cần để đun sôi 2l nước khi đó cũng sẽ giảm 4 lần: t’ = Qtp/P = 741176,5/4000 = 185 (s) = 3,08 phút

2.2.3. Một khu dân cư sử dụng công suất điện trung bình là 4,95 kW với hiệu điện thế 220V. Dây tải điện từ trạm cung cấp tới khu dân cư này có điện trở tổng cộng là 0,4 .

a. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện.

b. Tính tiền điện mà khu này phải trả trong một tháng ( 30 ngày), biết răng thời gian dùng điện trong một ngày trung bình là 6 giờ, và giá điện là 700 đồng mỗi kW.h.

c. Tính điện năng hao phí trên dây tải điện trong một tháng.

Hướng dẫn Giải:

Cường độ dòng điện chạy qua dây tải điện là:

Gọi U’ là hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện :

Ta có: P = U.I

U’ = I.R = 22,5 . 0,4

Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện

UAB = U + U’= 220 + 9 = 209 V

b) Lượng điện năng tiêu thụ trong 30 ngày là:

A = P . t = 4,95 . 630 = 891 kWh

Tiền điện phải trả trong 30 ngày là :

T’ = A . T = 891 . 700 = 62370 đồng

c) Lượng điện năng hao phí trên đường dây tải điện trong 30 ngày là:

Ahp = Q = I2. R . t = (22,5)2 . 0,4 . 180 = 36,5 kWh