Với lời giải SBT Vật lí 11 trang 75 chi tiết trong Bài 19: Năng lượng điện. Công suất điện Chân trời sáng tạo giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Bài 19: Năng lượng điện. Công suất điện

Bài 19.3 (VD) trang 75 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho mạch điện như Hình 19.1. Suất điện động $\text{E}$ của nguồn chưa biết. Bỏ qua điện trở của các dây nối. Tìm giá trị của $\text{E}$ để nguồn 10 V được nạp điện.

Lời giải:

Nguồn 10 V được nạp khi $\text{E}$ có giá trị đủ lớn để triệt tiêu dòng điện do nguồn 10 V tạo ra. Nghĩa là dòng điện chạy qua nguồn 10 V bằng 0 . Khi đó hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở $2,5\text{Ω}$ bằng 10 V. Suy ra dòng điện chạy do nguồn phát bằng 4 A. Từ đó, định luật Ohm cho toàn mạch kín: $4=\frac{\text{E}}{3,5}\Rightarrow \text{E}=14 V$

Bài 19.4 (VD) trang 75 Sách bài tập Vật Lí 11: Mắc hai đầu một biến trở R vào hai cực của một nguồn điện không đổi. Điều chỉnh giá trị biến trở R. Bỏ qua điện trở của các dây nối. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suât nguồn điện vào R như Hình 19.2.

a) Xác định điện trở trong của nguồn điện.

b) Tìm giá trị R của biến trở để hiệu suất nguồn điện bằng 70%.

Lời giải:

a) Từ $H=\frac{U}{\text{E}}=\frac{R}{R+r}$ .

Sử dụng các điểm trên đường đồ thị $\left(0,8;0,4\right)$ hoặc $\left(1,2;0,5\right)$ . Suy ra: $r=1,2\text{Ω}$ .

b) Thay H = 0,7 ; ta tính được: $R=2,8\text{Ω}$ .

Bài 19.5 (VD) trang 75 Sách bài tập Vật Lí 11: Một biến trở được mắc vào hai cực của một nguồn điện không đổi có điện trở trong $2,0\text{Ω.}$ Khi thay đổi giá trị biến trở, ta thu được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của công suất toả nhiệt trên biến trở vào cường độ dòng điện chạy trong mạch như Hình 19.3. Bỏ qua điện trở của các dây nối. Giá trị biến trở tương ứng với điểm M trên đồ thị bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có biểu thức $\text{P}$ theo I: $\text{P}=UI=\left(\text{E}-rI\right)I=-r{I}^2+\text{E}I$ . Đường biểu diễn $\text{P}$ theo I là một parabol như Hình 19.3.

Mặt khác, từ các bài tập trước, ta có kết quả: Khi chỉnh R = r thì công suất tiêu thụ trên R đạt cực đại. Suy ra, dòng điện ứng với trường hợp này:$I_{\text{P}\max }=\frac{\text{E}}{R+r}=\frac{\text{E}}{2r}$ . Mặt khác, dòng điện ứng với điểm M: $I_M=\frac{\text{E}}{R_M+r}$. Từ đồ thị, ta thấy:$I_M=4$ ô; $I_{\text{P}\max }=2,5$ ô. Nên: $\frac{I_M}{I_{\text{P}\max }}=\frac{\text{E}}{\left(R_M+r\right)}\cdot \frac{2r}{\text{E}}=\frac{2r}{R_M+r}=\frac{4}{2,5}\Rightarrow R_M=0,5\Omega .$

Bài 19.6 (VD) trang 75 Sách bài tập Vật Lí 11: Mắc hai đầu một biến trở R vào hai cực của một nguồn điện không đổi. Điều chỉnh giá trị biến trở R. Bỏ qua điện trở của các dây nối. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của công suất toả nhiệt trên biến trở $P$ theo R như Hình 19.4.

a) Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.

b) Giả sử tăng R tuyến tính theo thời gian, bắt đầu từ giá trị 0 đến rất lớn. Thời điểm $t=12,5\text{ s}$ kể từ lúc bắt đầu tăng, công suất $\text{P}$ đạt giá trị cực đại. Tính khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp công suất $\text{P}$ đạt giá trị 5 W.

Lời giải:

a) Ta có, công suất toả nhiệt trên biến trở: $\text{P}=R{I}^2=R\frac{{\text{E}}^2}{{(R+r)}^2}=\frac{{\text{E}}^2}{R+2r+\frac{r^2}{R}}$ .

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có: $R+\frac{r^2}{R}\ge 2r$ . Dấu "=" của biểu thức này ( R = r) tương ứng với giá trị cực đại của $\text{P}:{\text{P}}_{\text{max}}=\frac{{\text{E}}^2}{4r}$ .

Từ đồ thị, ta có: $r=4\text{Ω}$ và ${\text{P}}_{\max }=9 W$ .

Thay vào: ${\text{P}}_{\max }=\frac{{\text{E}}^2}{4r}\Rightarrow 9=\frac{{\text{E}}^2}{4.4}\Rightarrow \text{E}=12 V$.

b) Với $\text{P}=5 W$ ta thấy trên đồ thị có một giá trị tương ứng là $R_2=20\text{Ω}$ . Giá trị $R_1$ còn lại thoả điều kiện $R_1{R}_2=r^2\Rightarrow R_1\cdot 20=4^2\Rightarrow R_1=0,8\text{Ω}$ .

Từ đề bài, ta có: $R=0,32t\left(\text{Ω}\right)$ , (t tính bằng s). Từ đó, thời gian cần tìm là: $\text{Δ}t=\frac{20-0,8}{0,32}=60\text{ s}$ .