Trong chương trình Vật lý, các em đã được tìm hiểu rất nhiều về điện và mạch điện. Tuy nhiên, khi nói về cấu tạo cũng như phân loại mạch điện thì không phải ai trong chúng ta cũng có thể hiểu rõ. Hôm nay, Monkey sẽ chia sẻ cho các em về đoạn mạch song song là gì? Cách tính các chỉ số cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trở trong đoạn mạch này như thế nào? Hãy cùng tiếp tục theo dõi bài viết này nhé! Định nghĩa: Một mạch được gọi là mạch song song khi có các thành phần điện được kết nối theo cấu hình song song, hay đầu của chúng được kết nối với một điểm chung. Nó tạo thành nhiều vòng hoặc đường dẫn cho dòng điện chảy. Quan sát hình dưới đây:Đoạn mạch song song là gì?
Trong đó:
- R1, R2,...,Rn là các điện trở
- U[AB] là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch
- I1, I2,...,In là cường độ dòng điện qua mỗi điện trở
- I[AB] là cường độ dòng điện qua mạch chính
Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc song song
Các em đã từng được tìm hiểu về cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong một mạch điện, đối với mạch mắc song song, hai chỉ số này sẽ có một số đặc điểm khác biệt.
Cường độ dòng điện trong đoạn mạch mắc song song
Dòng điện trong một mạch song song sẽ phân chia qua các nhánh. Trong đoạn mạch này, cường độ dòng điện đi qua mạch chính sẽ bằng tổng cường độ dòng điện đi qua các phần tử điện riêng lẻ. Hiểu một cách đơn giản, cường độ dòng điện của đoạn mạch song song bằng tổng các cường độ dòng điện đang có trong mạch điện.
Công thức tính cường độ dòng điện trong đoạn mạch mắc song song:
| I = I1 + I2 + I3 +...+ In |
Hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc song song
Hiệu điện thế trong đoạn mạch song song vẫn giữ nguyên trên mỗi đường dẫn hay thành phần vì mỗi thành phần được kết nối với nguồn tại cùng một điểm. Hay nói cách đơn giản khác, hiệu điện thế qua mạch mắc song song sẽ bằng nhau ở mọi điểm.
Công thức tính hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc song song:
| U = U1 = U2 = U3 =...= Un |
Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song
Nhắc lại kiến thức:
Trong chương trình vật lý 7, các em đã được tìm hiểu về đoạn mạch có hai bóng đèn mắc song song, ta có:
Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ:
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi mạch rẽ:
Phân tích đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song:
Hai hệ thức trên vẫn đúng với đoạn mạch gồm có hai điện trở mắc song song.
Đối với mạch điện có hai điện trở gồm R1, R2 mắc song song với nhau, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở sẽ tỉ lệ nghịch với điện trở đó.
Điện trở tương đương của đoạn mạch song song
Điện trở tương đương của đoạn mạch song song có công thức tính là:
Suy ra:
Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song với nhau thì nghịch đảo của điện trở tương đương sẽ bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở từng thành phần.
Mở rộng với đoạn mạch gồm nhiều điện trở R1, R2, R3,...Rn mắc song song, ta có:
I = I1 + I2 + I3 +...+ In
U = U1 = U2 = U3 =...= Un
Xem thêm: Toàn bộ lý thuyết định luật ôm [ohm] và bài tập thực hành
Một số bài tập vật lý 9 đoạn mạch song song
Bài 1: Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song là:
Hướng dẫn giải:
Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song là: 1/Rtđ = 1/R1 + 1/R2 => Chọn câu B
Bài 2: Trong các công thức sau đây, công thức nào không phù hợp với đoạn mạch mắc song song?
Hướng dẫn giải:
Đáp án D là công thức không phù hợp với đoạn mạch mắc song song
Bài 3: Trong một mạch gồm hai điện trở mắc song song với nhau. Điện trở tương đương của đoạn mạch này thay đổi như thế nào nếu tăng giá trị của một điện trở?
A. Tăng lên
B. Giảm đi
C. Giữ nguyên
D. Đáp án khác
Hướng dẫn giải:
Điện trở tương đương của đoạn mạch này sẽ tăng lên nếu tăng giá trị của một điện trở
=> Chọn đáp án A
Bài 4: Tính điện trở tương đương trong mỗi trường hợp sau, biết mỗi điện trở thành phần có độ lớn 10 Ω.
A. 5 Ω
B. 10 Ω
C. 15 Ω
D. 20 Ω
Hướng dẫn giải:
Đây là sơ đồ hai điện trở mắc song song
Áp dụng công thức tính điện trở tương đương:
1/Rtđ = 1/R1 + 1/R2 => R/tđ = R1R2/[R1 + R2] = 10.10/[10 + 10] = 5Ω
=> Vậy chọn câu A
Bài 5: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch sau, biết R1 = 3Ω; R2 = 6Ω; R3 = 12Ω.
Hướng dẫn giải:
Sơ đồ mạch R1 // R2 // R3
Áp dụng công thức tính điện trở tương đương, ta có:
1/Rtđ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/3 + 1/6 + 1/12 = 7/12
=> Rtđ = 12/7 Ω
Bài 6: Cho hai điện trở R1 = R2 = 30Ω được mắc như sơ đồ hình a
a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
b. Nếu mắc thêm một điện trở R3 = 30Ω vào đoạn mạch trên như sơ đồ hình b thì điện trở tương đương của đoạn mạch bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Bài 7: Cho hai điện trở R1 = 12Ω và R2 = 36Ω mắc song song vào một đoạn mạch. Cường độ dòng điện qua mạch chính là 2A. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở?
Hướng dẫn giải:
Hy vọng thông qua bài viết chia sẻ những kiến thức về đoạn mạch song song cũng như cách tính các hệ thức trong bài viết trên sẽ giúp các em nắm chắc và giải quyết được các bài tập tại trường. Cảm ơn các em đã đón đọc bài viết.
Đối với đoạn mạch song song, điện trở tương đương của đoạn mạch có bằng tổng các điện trở thành phần không?
Để trả lời câu hỏi trên, mời các bạn cùng nghiên cứu bài 5 đoạn mạch song song.
1. Nhắc lại kiến thức lớp 7
Trong đoạn mạch gồm hai bóng đền mắc song song:
– Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính bằng tổng các cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ:
\[I = I_1 + I_2\] [1]
– Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi mạch rẽ:
\[U = U_1 = U_2\] [2]
2. Đoạn mạch gồm hai điện trở mách song song
Quan sát sơ đồ mạch điện hình 5.1 và cho biết các điện trở \[\]\[R_1\] và \[R_2\] được mắc với nhau như thế nào. Nêu vai trò của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ.
Các hệ thức [1], [2] vẫn đúng đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song.
- Xem: giải bài tập c1 trang 14 sgk vật lý lớp 9
Hãy chứng minh rằng đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó.
\[\]\[\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_1}{R_2}\] [3]
- Xem: giải bài tập c2 trang 14 sgk vật lý lớp 9
1. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song
Hãy chứng minh công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở \[R_1, R_2\] mắc song song là: \[\]\[\frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\] [4]
Từ đó suy ra: \[R_{tđ} = \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2}\] [4′]
- Xem: giải bài tập c3 trang 15 sgk vật lý lớp 9
2. Thí nghiệm kiểm tra
Mắc mạch điện theo sơ đồ hình 5.1, trong đó \[R_1, R_2\] và \[U_{AB}\] đã biết. Kiểm tra lại cong thức [4] bằng cách giữ \[U_{AB}\] không đổi, đo \[I_{AB}\]; thay \[R_1\] và \[R_2\] bằng điện trở tương đương của chúng, đo \[I’_{AB}\]. So sánh \[I_{AB}\] với \[I’_{AB}\].
3. Kết luận
Đối với đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song thì nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của từng điện trở thành phần.
Người ta thường mắc song song vào mạch điện các dụng cụ điện có cùng hiệu điện thế định mức. Khi hiệu điện thế của mạch bằng hiệu điện thế định mức thì các dụng cụ này đều hoạt động bình thường và có thể được sử dụng độc lập với nhau.
Trong phòng học đang sử dụng một bóng đèn dây tóc và một quạt trần có cùng hiệu điện thế định mức 220V. Hiệu điện thế của nguồn là 220V. Mỗi đồ dùng đều có công tắc và cầu chì bảo vệ riêng.
– Đèn và quạt được mắc thế nào vào nguồn để chúng hoạt bình thường?
– Vẽ sơ đồ mạch điện đó. Cho kí hiệu sơ đồ của quạt điện là
– Nếu đèn không hoạt động thì quạt có hoạt động không? Vì sao?
- Xem: giải bài tập c4 trang 15 sgk vật lý lớp 9
Cho hai điện trở \[\]\[R_1 = R_2 = 30 Ω\] được mắc như sơ đồ hình 5.2a.
a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch đó.
b. Nếu mắc thêm một điện trở \[R_3 = 30Ω\] vào đoạn mạch trên như sơ đồ hình 5.2b thì điện trở tương đương của đoạn mạch mới bằng bao nhiêu? So sánh điện trở đó với mỗi điện trở thành phần.
- Xem: giải bài tập c5 trang 16 sgk vật lý lớp 9
Mở rộng: Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm ba điện trở mắc song song được tính theo công thức:
\[\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}\]
Hướng dẫn các bạn tóm tắt lý thuyết và nắm bắt kiến thức trọng tâm của bài 5 đoạn mạch song song Vật Lý 9 dưới đây.
1. Nhớ lại kiến thức ở lớp 7
[Đoạn mạch gồm 2 bóng đèn mắc song song]
\[I = I_1 + I_2 [1]\]
\[U = U_1 = U_2 [2]\]
2. Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song
Chứng minh: \[\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}\]
– Áp dụng định luật Ôm ta có:
\[U_1 = I_1.R_1\]
\[U_2 = I_2.R_2\]
mà: \[U_1 = U_2\] nên suy ra:
\[I_1.R_1 = I_2.R_2 ⇒ \frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}\]
1. Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song
Chứng minh công thức:
\[\frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\]
Ta có: \[U = U_1 = U_2 ⇒ I_1 = \frac{U}{R_1}, I_2 = \frac{U}{R_2}, I = \frac{U}{R_{tđ}}\]
Vì \[I = I_1 + I_2\] Do đó: \[\frac{U}{R_{tđ}} = \frac{U}{R_1} + \frac{U}{R_2}\]
\[⇒ \frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\]
2. Thí nghiệm kiểm tra
3. Kết luận
Đối với đoạn mạch gồm 2 điện trở mắc song song thì nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của từng điện trở thành phần.
Công thức tính điện trở tương đương trong đoạn mạch gồm 2 điện trở mắc song song:
\[\frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\]
Nếu mạch chỉ có 2 điện trở \[R_1\] và \[R_2\] mắc song song thì:
\[R_{tđ} = \frac{R_1.R_2}{R_1 + R_2}\]
Nếu mạch có n điện trở như nhau là R mắc song song thì:
\[R_{tđ} = \frac{R}{n}\]
Mở rộng cho đoạn mạch n điện trở mắc song song:
\[I = I_1 + I_2 +…+ I_n\]
\[U = U_1 = U_2 =…= U_n\]
\[\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + …. + \frac{1}{R_n}\]
1. Suy luận để xây dựng được các công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song.
2. Mô tả được cách bố trí và tiến hành thí nghiệm kiểm tra lại các hệ thức suy ra từ lí thuyết đối với đoạn mạch mắc song song.
3. Vận dụng được những kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng thực tế và giải bài tập về đoạn mạch song song.
Vì vôn kế thường có điện trở \[R_V\] rất lớn so với điện trở của đoạn mạch cần đo hiệu điện thế và được mắc song song với đoạn mạch đó, nên dòng điện chạy qua vôn kế có cường độ không đáng kể. Do đó, khi tính điện trở tương đương của đoạn mạch này, ta có thể bỏ qua số hạng \[\frac{1}{R_V}\].
Trên là toàn bộ nội dung bài 5 đoạn mạch song song chương 1 vật lý 9. Nội dung giúp các bạn tìm hiểu đoạn mạch song song và điện trở tương đương của đoạn mạch. Bài học này có giúp bạn dễ hiểu hơn không, để lại ý kiến đóng góp ngay bên dưới nhé.