10:19:4013/10/2019
Vật lý 11 bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ; Khi giải các bài tập về nguồn điện chúng ta thường gặp các đoạn mạch chứa nguồn điện, một hoặc nhiều bộ nguồn điện được ghép nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp đối xứng.
Nội dung bài viết này của KhốiA.Vn sẽ cùng các em tìm hiểu Công thức tính suất điện động và công thức tính điện trở trong đối với mạch gồm nhiều bộ nguồn ghép nối tiếp, mạch gồm nhiều bộ nhiều nguồn ghép song song hay mạch gồm nhiều bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng?...
I. Đoạn mạch chứa nguồn điện [nguồn phát điện]
• Đối với đoạn mạch có chứa nguồn điện [nguồn phát], dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi tới cực âm.
• Hiệu điện thế UAB giữa hai đầu A và B của đoạn mạch, trong đó A nối với cực dương của nguồn điện: UAB = ξ - I[r + R].
* Ví dụ [câu C3 trang 56 SGK Vật lý 11]: Hãy viết hệ thức tính UBA đối với đoạn mạch và tính hiệu điện thế này khi cho biết E [hay ξ] = 6V; I = 0,5A; r = 0,3Ω; và R = 5,7Ω.
° Lời giải câu C3 trang 56 SGK Vật lý 11:
- Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch:
⇒ UBA = I.[r + R] – E
- Vận dụng với: E = 6V; I = 0,5A; r = 0,3ω và R = 5,7ω
- Ta có: UBA = 0,5.[0,3 + 5,7] - 6 = -3[V].
II. Ghép các nguồn điện thành bộ
1. Công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn ghép nối tiếp
• Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện [ξ1, r1], [ξ2, r2],..., [ξn, rn], được ghép nối tiếp với nhau, trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp.
• Suất điện động của n bộ nguồn nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn điện có trong bộ:
ξb = ξ1 + ξ2 +...+ ξn.
• Điện trở trong r của n bộ nguồn nối tiếp bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ:
rb = r1 + r2 +...+ rn.
2. Công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn ghép song song
• Bộ nguồn song song là bộ nguồn gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau, trong đó nối cực dương của các nguồn vào cùng một điểm A và nối cực âm của các nguồn vào cùng điểm B.
• Bộ nguồn song song có suất điện động và điện trở trong là:
ξb = ξ và
3. Công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn ghép hỗn hợp đối xứng
• Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng là bộ nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy gồm m nguồn điện giống nhau ghép nối tiếp như sau:
• Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng có suất điện động và điện trở trong là:
ξb = mξ; và
Với n là số dãy song song, m là số nguồn của mỗi dãy.
Trên đây Khối A đã giới thiệu với các em về Công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn ghép nối tiếp, song song, hỗn hợp đối xứng Vật lý 11 bài 10. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn khối kiến thức này. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết nhé, KhốiA.Vn chúc các em thành công
I. Đoạn mạch chứa nguồn điện
Đối với đoạn mạch chứa nguồn điện có chiều từ cực dương và tới cực âm. Tương tự hệ thức 9.3 ở bài trước ta có hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế UAB, cường độ dòng điện I và các điện trở r, R:
UAB = -ξ + I[r+R] [10.1]
Hay I = [ξ -UAB]/ [R+r] = [ξ - UAB]/RAB.
Trong đó RAB = r+ R là điện trở tổng của đoạn mạch.
Nếu đi theo chiều này trên đoạn mạch h10.2a mà gặp cực dương của nguồn điện trước thì suất điện động ξ được lấy với giá trị dương, dòng điện có chiều từ B tới A ngược chiều với hiệu điện thế thì tổng độ giảm thế I[R+r] được lấy giá trị âm.
II. Ghép các nguồn điện thành bộ.
Có thế ghép các nguồn điện thành bộ theo một trong các cách sau đây.
1. Bộ nguồn nối tiếp
Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện được ghép nối tiếp với nhau. Trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối với cực dương của nguồn điện tiếp sau để thành một dãy liên tiếp. Như vậy A là cực dương, B là cực âm của bộ nguồn.
Ta có UAB = UAM + UMN + … + UQB do đó.
ξb= ξ1 + ξ2 + …+ ξn [10.3]
Suất điện động của bộ nguồn được ghép nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ.
Điện trở trong rb bẳng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ:
rb = r1 + r2 + … + rn [10.4]
2. Bộ nguồn song song.
Khi các nguồn giống nhau có cực dương nối với nhau, cực âm nối với nhau gọi là nối song song, Khi mạch hở hiệu điện thế UAB bằng suất điện động của mỗi nguồn và bằng suất điện động của bộ, và điện trở trong của bộ nguồn điện là tương đương của n điện trở r mắc song song, Do đó:
ξb = ξ; rb = r/n [10.5]
3. Bộ nguồn mắc hỗn hợp đối xứng.
ξb = mξ; rb = mr/n
Với n là dãy song song, m là số nguồn của mỗi dãy.
Công thức tính suất điện động của nguồn điện của môn Vật lý lớp 11 là kiến thức khá quan trọng. Bài viết dưới đây gửi đến bạn đầy đủ về định nghĩa, công thức và bài tập minh hoạ. Hy vọng sẽ giúp bạn dễ nhớ và hiểu rõ phương pháp tính công suất điện động.
Xem thêm:
Định nghĩa về suất điện động
Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện.
Công thức tính suất điện động của nguồn điện
Suất điện động của nguồn điện được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một điện tích dương q ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích đó.
ξ= A/q
Trong đó:
- ξ là suất điện động của nguồn điện
- A là công của lực lạ
- q là độ lớn của điện tích
Công thức tính suất điện động theo các dạng bộ nguồn
Bộ nguồn nối tiếp nhau
Khi ta có một bộ nguồn nối tiếp với nhau, cực âm của nguồn điện nối với cực dương của nguồn điện tiếp theo hình sau:
Thì công thức tính suất điện động của nguồn đó là:
ξb = ξ1 +ξ2 + ξ3 +…+ξn
Điện trở trong r của bộ nguồn điện nối tiếp là:
rb = r1 + r2 + r3 +…+ rn
Trong đó:
- ξb là suất điện động của bộ nguồn [đơn vị vôn [V]]
- ξ là suất điện động của mỗi nguồn [đơn vị vôn [V]]
- rb là điện trở trong của bộ nguồn [đơn vị ôm [Ω]]
- r là điện trở trong của mỗi nguồn [đơn vị ôm [Ω]]
Bộ nguồn song song
Với một bộ nguồn song song gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song, các cực dương của nguồn A nối với các cực âm của nguồn B theo hình sau:
Thì công thức tính suất điện động của nguồn điện như sau:
ξb = ξ
Điện trở trong của nguồn là:
rb = r/n
Trong đó:
- ξb là suất điện động của bộ nguồn [đơn vị vôn [V]]
- ξ là suất điện động của mỗi nguồn [đơn vị vôn [V]]
- rb là điện trở trong của bộ nguồn [đơn vị ôm [Ω]]
- r là điện trở trong của mỗi nguồn [đơn vị ôm [Ω]]
Bộ nguồn kết hợp cả song song và nối tiếp
Với một bộ nguồn kết hợp các nguồn điện song song và nối tiếp như hình minh hoạ sau:
Thì công thức tính suất điện động của bộ nguồn hỗn hợp đối xứng như sau:
ξb = mξ
Điện trở trong tính như sau:
rb = mr/n
Trong đó:
- ξb là suất điện động của bộ nguồn [đơn vị vôn [V]]
- ξ là suất điện động của mỗi nguồn [đơn vị vôn [V]]
- rb là điện trở trong của bộ nguồn [đơn vị ôm [Ω]]
- r là điện trở trong của mỗi nguồn [đơn vị ôm [Ω]]
- m là số nguồn trên một dãy nối tiếp
Bài tập minh hoạ
Bài 1: Hai nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 2,5V và điện trở trong 1 Ω được mắc với một điện trở 2Ω thành sơ đồ mạch điện như sau:
Tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn đó.
Lời giải:
Theo sơ đồ cho ta thấy hai nguồn điện được nối tiếp nhau. Vậy:
Suất điện động của bộ nguồn là:
ξb = 2ξ = 2*2,5 = 5 [V]
Điện trở trong của bộ nguồn là:
rb = 2 r = 2.1 = 2[Ω]
Bài 2: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 [Ω] được mắc với điện trở 4,8 [Ω] thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 [V]. Suất điện động của nguồn điện là bao nhiêu?
Lời giải:
Cường độ dòng điện là:
I = U/R = 12/4,8 = 2.5 [A]
Suất điện động của nguồn điện là:
ξ = IR + Ir = U + Ir = 12 + 2,5*0,1 = 12.25 [V]
Kết luận
Vậy là chúng ta đã đi hết các khái niệm, công thức tính suất điện động của nguồn điện. Hy vọng qua bài viết các bạn sẽ có nền tảng vững chắc để làm các bài tập nâng cao. Nếu cần thông tin gì thêm hãy bình luận bên dưới. Góc hạnh phúc sẽ giải đáp giúp bạn. Chúc các bạn thành công.