Giải Vật lí 9 Bài 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn

2.1 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Vật lí lớp 9 Bài 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn lớp 9.

Giải bài tập Vật lí lớp 9 Bài 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn

Trả lời câu hỏi giữa bài

Trả lời bài C1 trang 22 SGK Vật lí 9: Hãy tính điện trở tương đương R2 của hai dây dẫn trong sơ đồ hình 8.1b và điện trở tương đương R3 của ba dây dẫn trong sơ đồ hình 8.1c.

Giải Vật lí 9 Bài 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn (ảnh 1)

Phương pháp giải:

Trong mạch mắc song song điện trở tương đương được xác định bởi biểu thức 

1Rtd=1R1+1R2+....+1Rn

Lời giải:

Trong hình 8.1b các điện trở được mắc song song với nhau nên điện trở R2 được xác định bởi biểu thức:

1R2=1R+1RR2=R.RR+R=R2.

Trong hình 8.1c các điện trở được mắc song song với nhau nên điện trở R3 được xác định bởi biểu thức: 

1R3=1R+1R+1R=3RR3=R3

Trả lời bài C2 trang 23 SGK Vật lí 9: Cho rằng các dây dẫn với tiết diện 2S và 3S có điện trở tương đương là R2 và R3 như đã tính trong bài học, hãy nêu dự đoán về mối quan hệ giữa điện trở của các dây dẫn với tiết diện của mỗi dây.

Từ đó suy ra trường hợp hai dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu, thì giữa tiết diện S1,S2 và điện trở tương ứng R1,R2 của chúng có mối quan hệ như thế nào.

Lời giải:

Dự đoán là tiết diện tăng gấp 2 thì điện trở của dây giảm hai lần:

R2=R2. 

Tiết diện tăng gấp 3 lần thì điện trở của dây giảm ba lần: R3=R3.

Suy ra trường hợp hai dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ một loại vật liệu thì giữa tiết diện S1, S2 và điện trở tương ứng R1, R2 của chúng là tỉ lệ nghịch với nhau, tiết diện của dây lớn gấp bao nhiêu lần thì điện trở của dây nhỏ hơn bấy nhiêu lần.

Trả lời bài C3 trang 24 SGK Vật lí 9: Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 2 mm2, dây thứ 2 có tiết diện 6 mm2. Hãy so sánh điện trở của hai dây này.

Phương pháp giải:

Vận dụng sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn: Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây.

Lời giải:

Ta có: Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây.

Vì hai dây có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện nhỏ gấp ba lần so với dây thứ hai nên nó có điện trở lớn gấp 3 lần so với dây thứ 2.

Trả lời bài C4 trang 24 SGK Vật lí 9: Hai dây nhôm có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện 0,5 mm2 và có điện trở R1= 5,5 Ω. Hỏi dây thứ hai có tiết diện 2,5 mm2 thì có điện trở là R2 bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây nên ta có S1S2=R2R1

Lời giải:

Điện trở tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây nên ta có S1S2=R2R1

Suy ra:

R2=R1.S1S2=5,5.0,52,5=1,1Ω.

Trả lời bài C5* trang 24 SGK Vật lí 9: Một dây đẫn bằng constantan (một loại hợp kim) dài l1 = 100 m, có tiết diện S1 = 0,1 mm2 thì có điện trở R1 = 500Ω. Hỏi một dây khác cũng bằng constantan dài l2 = 50 m, có tiết diện S2 = 0,5 mm2 thì có điện trở R2 là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Vận dụng sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn và tiết diện dây dẫn:

+ Điện trở của các dây dẫn có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài của mỗi dây: R1R2=l1l2

+ Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây: R1R2=S2S1

Lời giải:

Ta có:

+ Dây thứ 1 có: l1=100m;S1=0,1mm2,R1=500Ω

+ Dây thứ 2 có: l2=50m,S2=0,5mm2,R2=?

Xét thêm dây thứ 3 (cũng bằng constantan) có: l3=100m,S3=0,5mm2,R3=?

Nhận thấy:

+ Dây 1 và dây 3 được làm cùng vật liệu, có cùng chiều dài khác nhau tiết diện dây

R3R1=S1S3=0,10,5=15R3=R15=5005=100Ω

+ Dây 2 và dây 3 được làm cùng vật liệu, có cùng tiết diện khác nhau về chiều dài

R2R3=l2l3=50100=12R2=R32=1002=50Ω

Vậy, điện trở R2 có giá trị là 50Ω

Trả lời bài C6* trang 24 SGK Vật lí 9: Một sợi dây sắt dài l1 = 200 m, có tiết diện S1 = 0,2 mm2 và có điện trở R1 = 120 Ω. Hỏi một sợi dây sắt khác dài l2 = 50 m, có điện trở R2 = 45 Ω thì có tiết diện S2 bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Tóm tắt:

l1=200m;S1=0,2mm2;R1=120Ω

l2=50m;R2=45Ω;S2=?

Lời giải:

Vận dụng sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn và tiết diện dây dẫn:

+ Điện trở của các dây dẫn có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài của mỗi dây: R1R2=l1l2

+ Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây: R1R2=S2S1

Lời giải:

Ta có:

+ Dây thứ 1 có: l1=200m,S1=0,2mm2,R1=120Ω

+ Dây thứ 2 có: l2=50m,S2=?,R2=45Ω

Xét thêm dây thứ 3 (cũng được làm từ sắt) có: l3=50m,S3=0,2mm2,R3=?

Nhận thấy:

+ Dây 1 và dây 3 được làm cùng vật liệu, có cùng tiết diện khác nhau chiều dài, ta có:

R1R3=l1l3=20050=4R3=R14=1204=30Ω

+ Dây 2 và dây 3 được làm cùng vật liệu, có cùng chiều dài khác nhau tiết diện, ta có:

R2R3=S3S24530=0,2S2S2=215mm20,133mm2

Lưu ý: Qua hai bài trên ta nhận thấy, với hai dây dẫn cùng vật liệu nhưng có chiều dài và tiết diện khác nhau thì ta có thể dùng hệ thức liên hệ sau để làm nhanh hơn:

R2R1=l2l1.S1S2

Lý thuyết Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn

1. Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện của dây

Để xác định điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chiều dài dây thì thay đổi tiết diện của dây dẫn, chiều dài dây và vật liệu làm dây dẫn phải như nhau (giữ nguyên).

=> Kết quả: Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu tỉ lệ nghịch với tiết diện của mỗi dây: 

R1R2=S2S1

+ Tiết diện hình tròn: S=πr2=πd24 với r, d lần lượt là bán kính và đường kính của hình tròn.

+ Khối lượng của dây dẫn có tiết diện đều: m=D.S với D là khối lượng riêng của vật liệu làm dây dẫn.

2. Liên hệ thực tế

Mỗi đường dây tải trong hệ thống đường dây tải điện 500kV của nước ta gồm bốn dây mắc song song với nhau. Mỗi dây này có tiết diện 373 mm2, do đó có thể coi rằng mỗi đường dây tải có tiết diện tổng cộng là 373 mm2.4 = 1492 mm2. Cách mắc dây như vậy làm cho điện trở của đường dây tải nhỏ hơn so với khi dùng một dây.

Sơ đồ tư duy về sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn - Vật lí 9

Giải Vật lí 9 Bài 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn (ảnh 3)

Đánh giá

0

0 đánh giá