Kiến thức và giải bài 4.1 sbt vật lý 9 – Đoạn mạch nối tiếp

Đoạn mạch nối tiếp là kiến thức quan trọng trong chương trình vật lý 9. Sau đây, Kiến Guru sẽ tổng hợp tất tần tật lý thuyết cần nắm và cách giải 1 số bài tập minh họa như bài 4.1 sbt vật lý 9 để các bạn học sinh cùng tham khảo. Hãy cùng theo dõi với chúng mình bài viết dưới đây để chinh phục chủ đề này nhé!

I. Lý thuyết áp dụng giải đáp đoạn mạch nối tiếp sbt

Bài học này sẽ trang bị cho các bạn định nghĩa về đoạn mạch nối tiếp là gì, cách mắc 2 bóng đèn nối tiếp nhau là như thế nào và chúng có điểm đặc biệt gì về hiệu điện thế và cường độ dòng điện. Để thuận lợi và rút ngắn thời gian hơn trong suốt quá trình làm bài, sau đây bạn đọc hãy cùng Kiến Guru điểm lại những điều cần nhớ trong bài đoạn mạch nối tiếp sbt nhé!

Định nghĩa thế nào là đoạn mạch nối tiếp

Khi các thiết bị điện (bóng đèn,…) hay dụng cụ điện được được mắc nối tiếp với nhau trong cùng một mạch điện được gọi là đoạn mạch nối tiếp.

Các đặc điểm của mạch điện mắc nối tiếp

• Đặc điểm về cường độ dòng điện:

Nếu hai điện trở trong đoạn mạch được mắc nối tiếp với nhau thì cường độ dòng điện của chúng là như nhau giữa mọi điểm.

Hay: I= I1 = I2 = … = In

• Đặc điểm về hiệu điện thế giữa 2 đầu của đoạn mạch trong đoạn mạch có 2 (hay nhiều) điện trở mắc nối tiếp với nhau:

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch sẽ bằng tổng hai hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần

Hay: U= U1 + U2 + … + Un

• Đặc điểm về điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp:
• Khái niệm về điện trở tương đương là gì: Điện trở tương đương của một đoạn mạch gồm các điện trở là điện trở có thể thay thế cho đoạn mạch này sao cho với cùng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước.
• Một số công thức cần lưu ý về điện trở tương đương của đoạn mạch gồm 2 điện trở mắc nối tiếp:

Điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng hai điện trở thành phần: R= R1 + R2

Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó:

Chú ý:

Ampe kế, dây nối trong mạch thường có giá trị rất nhỏ so với điện trở của đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện, nên ta có thể bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối khi tính điện trở của mạch nối tiếp.

Một số dạng bài tập về đoạn mạch nối tiếp và hướng dẫn phương pháp giải chi tiết

Các bài tập về đoạn mạch nối tiếp phân bố từ các mức độ nhận biết, thông hiểu đến vận dụng và vận dụng cao, từ lý thuyết đến các bài tập tính toán phức tạp; cụ thể như sau:

II. Gợi ý giải bài 4.1 sbt vật lý 9

Vừa rồi, Kiến Guru đã cùng bạn đọc ôn tập những nội dung lý thuyết xuất hiện trong quá trình giải bài 4.1 sbt vật lý 9. Sau đây, hãy cùng chúng mình vận dụng những kiến thức này vào quá trình giải bài tập nhé!

Yêu cầu của đề bài

Hai điện trở R1 và R2 và ampe kế được mắc nối tiếp với nhau vào hai điểm A và B.

1. Vẽ sơ đồ mạch điện trên
2. Cho R1 = 5Ω, R2 = 10Ω, ampe kế chỉ 0,2 A. Tính hiệu điện thế của đoạn mạch AB theo hai cách.

Hướng dẫn giải chi tiết

• Sử dụng lý thuyết: Trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm.
• Sử dụng lý thuyết: Điện trở tương đương của mạch bằng tổng các điện trở thành phần.
• Sử dụng biểu thức định luật Ôm: I = U/R.

Từ đó, ta có lời giải chi tiết như sau:

1. Ta có mạch điện như hình vẽ:

1. Tính toán hiệu điện thế của mạch theo 2 cách, cụ thể là:

Cách 1: Vì điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp với nhau nên ta có cường độ dòng điện trong mạch và I1, I2 là bằng nhau; hiệu điện thế của cả đoạn mạch sẽ bằng tổng của 2 hiệu điện thế ở 2 đầu điện trở:

I1 = I2 = I = 0,2A

UAB = U1 + U2

Từ đó, ta có:

U1 = I.R1 = 1V; U2 = I. R2 = 2V;

Vì vậy, hiệu điện thế của đoạn mạch AB là: UAB = U1 + U2 = 1 + 2 = 3V.

Cách 2:

1. Điện trở tương đương của đoạn mạch khi R1 và R2 được mắc nối tiếp với nhau là: Rtđ = R1 + R2 = 5 + 10 = 15 Ω
2. Hiệu điện thế của đoạn mạch AB: UAB = I.Rtd = 0,2.15 = 3V

II. Giải đáp một số bài tập sgk

Hy vọng những kiến thức về đoạn mạch nối tiếp, các tính chất đặc biệt về cường độ dòng điện và hiệu điện thế khi mắc hai đoạn mạch liền kề nhau sẽ hỗ trợ các bạn trong quá trình giải bài tập này cũng như các bài tập về sau. Bạn đọc có thể tham khảo gợi ý giải chi tiết đoạn mạch nối tiếp sbt để rèn luyện khả năng phản xạ với các yêu cầu khác nhau của đề bài. Hãy cùng theo dõi phần hướng dẫn phương pháp làm bài dưới đây của chúng mình nhé!

Bài 4.2 sbt vật lý 9

Một điện trở 10Ω được mắc vào hiệu điện thế 12V.

1. Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở đó
2. Muốn kiểm tra kết quả tính trên, ta có thể dùng ampe kế để đo. Muốn ampe kế chỉ đúng giá trị cường độ dòng điện đã tính được phải có điều kiện gì đối với ampe kế? Vì sao?

Tóm tắt:

R = 10Ω; U = 12V

1. I = ?
2. Điều kiện của ampe kế để chỉ đúng giá trị của I đã tính ở câu a? Giải thích

Hướng dẫn giải chi tiết

Đây là một dạng vận dụng các tính chất, đặc điểm về đoạn mạch nối tiếp cũng như định luật ôm trong quá trình giải bài tập; cụ thể như sau:

• Sử dụng biểu thức định luật Ôm: I = U/R
• Sử dụng lý thuyết: trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm.

Từ đó, ta có đáp án chi tiết bài tập này như sau:

1. Áp dụng biểu thức về định luật ôm, ta có:

I = U/R = 12/10 = 1,2A.

Từ đó, ta suy ra cường độ dòng điện chạy qua điện trở là: I = 1,2A

1. Gọi Ra là điện trở của ampe kế. Khi đó cường độ dòng điện chạy qua điện trở được tính bằng công thức sau:

Điều kiện của ampe kế: Ampe kế phải có điện trở rất nhỏ so với điện trở của đoạn mạch.

Vì: khi đó điện trở của ampe kế sẽ không gây ảnh hưởng đến điện trở của đoạn mạch. Dòng điện chạy qua ampe kế chính là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đang xét.

Bài 4.3 sbt vật lý 9

Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.1 SBT, trong đó điện trở R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB bằng 12V.

1. Tính số chỉ của vôn kế và ampe kế.
2. Chỉ với hai điện trở trên đây, nêu hai cách làm tăng cường độ dòng điện trong mạch lên gấp 3 lần (Có thể thay đổi UAB).

Tóm tắt:

R1 = 10 Ω; R2 = 20 Ω; UAB = 12 V

1. Số chỉ Vôn kế và Ampe kế?
2. Nêu 2 cách để làm cho I´ = 3I

Hướng dẫn giải chi tiết

Đối với bài tập vận dụng 4.3 sbt vật lý 9, ta cần sử dụng linh hoạt các quy tắc, định luật… cụ thể như sau:

• Sử dụng biểu thức định luật Ôm: I = U/R
• Sử dụng lý thuyết: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp, điện trở tương đương của toàn mạch bằng tổng các điện trở thành phần
• Sử dụng lý thuyết: Cường độ có giá trị như nhau trong mọi điểm đối với đoạn mạch nối tiếp.

Từ đó, bạn đọc có thể tham khảo lời giải chi tiết bài tập này như sau:

1. Vôn kế đo giá trị về hiệu điện thế giữa 2 đầu của R1.

Ta có điện trở tương đương của toàn mạch là:

Rtđ= R1 + R2 = 10 + 20 = 30 Ω

Từ đó, ta tính được cường độ dòng điện trong mạch là:

I = UAB / Rtđ = 12/30 = 0,4 A

Số chỉ của vôn kế là: U = I. R1 = 0,4 . 10 = 4V

Vậy số chỉ của vôn kế là 4V, ampe kế là 0,4A.

1. Ta có công thức xác định cường độ dòng điện trong mạch là:

Do đó, để thay đổi giá trị cường độ dòng điện trong mạch điện trên tăng gấp 3 lần, ta thực hiện 1 trong 2 cách sau:

• Cách 1: Giữ nguyên hai điện trở mắc nối tiếp nhưng tăng hiệu điện thế của đoạn mạch lên gấp 3 lần. Khi đó: UAB’= 3UAB= 3. 12 = 36V, suy ra:

• Cách 2: Giảm điện trở tương đương của toàn mạch đi 3 lần bằng cách chỉ mắc điện trở R1 =10Ω ở trong mạch, giữ hiệu điện thế như ban đầu.

Khi đó: Rtđ’= R1= 10Ω và:

Bài 4.4 sbt vật lý 9

Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.2 SBT, trong đó có điện trở R1 = 5Ω, R2 = 15Ω Vôn kế chỉ 3V.

1. Tính số chỉ của ampe kế.
2. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch.

Tóm tắt:

R1 = 5 Ω; R2 = 15 Ω; UV = 3 V

1. Số chỉ Ampe kế IA?
2. UAB =?

Hướng dẫn giải chi tiết

Trong quá trình giải bài tập này, ta vận dụng các công thức, định lý sau:

• Sử dụng lý thuyết về điện trở tương đương trong đoạn mạch nối tiếp: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần.
• Sử dụng biểu thức định luật Ôm: I = U/R

Từ đó, ta có gợi ý giải chi tiết bài tập này như sau:

1. Ampe kế xác định cường độ dòng điện trong mạch.

Vì R1 và R2 ghép nối tiếp nên I1 = I2 = I = IA

Số chỉ của ampe kế là:

b. Điện trở tương đương của đoạn mạch là: Rtđ = R1 + R2 = 5 + 15 = 20 Ω

Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch là:

UAB = I.Rtđ = 0,2. 20 = 4V.

Kết luận: a. IA = 0,2 A;

1. UAB = 4V

III. Kết luận

Như vậy, Kiến Guru vừa điểm lại những nội dung lý thuyết trọng tâm về phần Bài 4 Đoạn mạch nối tiếp và hướng dẫn giải một số bài tập điển hình như bài 4.1 sbt vật lý 9 để các bạn có thể tham khảo, nắm được phương pháp làm bài ở dạng này – dạng bài tập chiếm tỉ lệ lớn trong các bài kiểm tra định kỳ.

Bên cạnh đó, để bổ trợ cho quá trình học tập và rèn luyện tư duy tính toán môn Vật lý lớp 9, bạn đọc có thể tham khảo các tài liệu ôn luyện theo các chủ đề và các mẫu đề thi luyện tập tại đây của Kiến Guru.

Chúc bạn học tốt và chinh phục được môn khoa học này nhé!