Báo cáo về bài toán mạch cầu và một số ứng dụng mạch cầu

. Lý do chọn đề tài. Việc phân loại và xây dựng các phương pháp giải bài tập Vật lý bao giờ cũng là vấn đề khó khăn nhất đối với tất cả các giáo viên dạy môn Vật lý. Song đây là công việc nhất thiết phải làm thì mới mang lại hiệu quả cao trong quá trình dạy học. Bài tập về mạch cầu là một nội dung rất rộng và khó. Bởi lý do các phương pháp để giải loại bài tập này đòi hỏi phải vận dụng một lượng kiến thức tổng hợp và nâng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo về bài toán mạch cầu và một số ứng dụng mạch cầu Bµi to¸n m¹ch cÇu vµ mét sè øng dông m¹ch cÇu I. Më ®Çu 1. Lý do chän ®Ò tµi. ViÖc ph©n lo¹i vµ x©y dùng c¸c ph¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp VËt lý bao giê còng lµ vÊn ®Ò khã kh¨n nhÊt ®èi víi tÊt c¶ c¸c gi¸o viªn d¹y m«n VËt lý. Song ®©y lµ c«ng viÖc nhÊt thiÕt ph¶i lµm th× míi mang l¹i hiÖu qu¶ cao trong qu¸ tr×nh d¹y häc. Bµi tËp vÒ m¹ch cÇu lµ mét néi dung rÊt réng vµ khã. Bëi lý do c¸c ph¬ng ph¸p ®Ó gi¶i lo¹i bµi tËp nµy ®ßi hái ph¶i vËn dông mét lîng kiÕn thøc tæng hîp vµ n©ng cao. §èi víi häc sinh líp 9 th× viÖc n¾m ®îc nh÷ng bµi tËp nh vËy lµ rÊt khã kh¨n. T«i nghÜ r»ng, ®Ó häc sinh cã thÓ hiÓu mét c¸ch s©u s¾c vµ hÖ thèng vÒ tõng lo¹i bµi tËp th× nhÊt thiÕt trong qóa tr×nh gi¶ng d¹y gi¸o viªn ph¶i ph©n lo¹i c¸c d¹ng bµi tËp vµ x©y dùng c¸c ph¬ng ph¸p gi¶i cô thÓ cho tõng lo¹i bµi. §Æc biÖt ®èi víi c¸c bµi tËp vÒ m¹ch cÇu, ®©y kh«ng chØ lµ néi dung quan träng trong chuyªn ®Ò båi dìng häc sinh giái VËt lý líp 9 mµ c¸c bµi tËp nµy sÏ ®îc tiÕp tôc nghiªn cøu nhiÒu h¬n ë ch¬ng tr×nh vËt lý líp 11 vµ 12. Do ®ã ®©y chÝnh lµ nÒn t¶ng v÷ng ch¾c ®Ó c¸c em cã thÓ häc tèt m«n vËt lý ë c¸c líp trªn. ®Ò tµi nµy sÏ kh«ng chØ gióp häc sinh cã mét hÖ thèng ph¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp, mµ quan träng h¬n lµ c¸c em n¾m ®îc b¶n chÊt vËt lý vµ c¸c mèi quan hÖ cña nh÷ng ®¹i lîng vËt lý (U, I, R, C) trong m¹ch cÇu ®iÖn trë, tô ®iÖn. Bªn c¹nh ®ã t«i còng muèn t×m hiÓu m¹ch cÇu ®iÖn trë, m¹ch cÇu tô ®iÖn cã nh÷ng øng dông g× trong thùc tÕ. 2. Môc ®Ých. Cung cÊp tµi liÖu cho häc sinh líp 9, 11, gi¸o viªn, ®Æc biÖt lµ gi¸o viªn «n luyÖn thi häc sinh giái líp 9. Lµ nguån tµi liÖu ®Ó häc sinh tham kh¶o, ®Ó tù häc vµ gi¶i c¸c bµi tËp vÒ m¹ch cÇu ®iÖn trë. Nghiªn cøu mét sè øng dông cña m¹ch cÇu ®iÖn trë, m¹ch cÇu tô. 1 Bµi to¸n m¹ch cÇu vµ mét sè øng dông m¹ch cÇu 3. §èi tîng nghiªn cøu. Lý thuyÕt m¹ch cÇu. C¸c ph¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n m¹ch cÇu ®iÖn trë, tô ®iÖn. Bµi tËp m¹ch cÇu ®iÖn trë. Mét sè øng dông cña m¹ch cÇu ®iÖn trë vµ m¹ch cÇu tô ®iÖn. 4. Ph¬ng ph¸p. a, nghiªn cøu lý luËn. - Nghiªn cøu c¸c tµi liÖu liÖu liªn quan ®Õn ®Ò tµi. - T×m hiÓu qua m¹ng internet. b, Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu thùc tiÔn. - trao ®æi ý kiÕn víi gi¸o viªn. - Th¨m dß, trao ®æi ý kiÕn cña sinh viªn khèi s ph¹m lý. 2 Bµi to¸n m¹ch cÇu vµ mét sè øng dông m¹ch cÇu PhÇn II. Néi dung 1. ph¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n m¹ch cÇu ®iÖn trë. M¹ch cÇu ®iÖn trë, m¹ch cÇu c©n b»ng c©n b»ng vµ m¹ch cÇu kh«ng c©n b»ng. - M¹ch cÇu lµ m¹ch dïng phæ biÕn trong c¸c phÐp ®o chÝnh x¸c ë phßng thÝn nghiÖm ®iÖn. - M¹ch cÇu ®îc vÏ nh (H - 0.a) vµ (H - 0.b) (H-0.a) (H.0.b) - C¸c ®iÖn trë R1, R2, R3, R4 gäi lµ c¸c c¹nh cña m¹ch cÇu ®iÖn trë R5 cã vai trß kh¸c biÖt gäi lµ ®êng chÐo cña m¹ch cÇu (ngêi ta kh«ng tÝnh thªm ®êng chÐo nèi gi÷a A - B. v× nÕu cã th× ta coi ®êng chÐo ®ã m¾c song song víi m¹ch cÇu). M¹ch cÇu cã thÓ ph©n lµm hai lo¹i: * M¹ch cÇu c©n b»ng (Dïng trong phÐp ®o lêng ®iÖn). * M¹ch cÇu kh«ng c©n b»ng T×m ®iÒu kiÖn ®Ó c©n b»ng. R1 R2 Cho m¹ch cÇu ®iÖn trë nh (H - 1.1) 1. Chøng minh r»ng, nÕu qua R5 cã dßng R5 I5 = 0 vµ U5 = 0 th× c¸c ®iÖn trë nh¸nh lËp R3 R4 thµnh tû lÖ thøc : 3 Bµi to¸n m¹ch cÇu vµ mét sè øng dông m¹ch cÇu R1 R2 = = n = const R3 R4 *Gäi I1; I2; I3; I4; I5 lÇn lît lµ cêng ®é dßng ®iÖn qua c¸c ®iÖn trë R1; R2; R3; R4; R5. Vµ U1; U2; U3; UBND; U5 lÇn lît lµ hiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®Çu c¸c ®iÖn trë R1; R2; R3; R4; R5. Theo ®Çu bµi: I5 = 0 suy ra: I1 = I2 = I 1,2 vµ I3 = I4 = I 34 (1) U5 = 0 suy ra: U1 = U2 vµ U2 = U4. Hay I1R1 = I3R3 (2) I2R2 = I4R4 (3) LÊy (2) chia (3) vÕ víi vÕ, råi kÕt hîp víi (1) ta ®îc : R1 R2 R R = hay 1 = 2 = n = const. R3 R4 R2 = R 4 2 - Ngîc l¹i nÕu cã tû lÖ thøc trªn th× I 5 = 0 vµ U5 = 0, ta cã m¹ch cÇu c©n b»ng. *Dïng ®Þnh lý Kenn¬li, biÕn ®æi mach tam gi¸c thµnh m¹ch sao: -Ta cã m¹ch ®iÖn t¬ng ®¬ng nh h×nh vÏ : (H: 1 -2) Trong ®ã c¸c ®iÖn trë R1; R2; R3 R2 ®îc thay b»ng c¸c ®o¹n m¹ch sao R’3 gåm c¸c ®iÖn trë R1; R3 vµ R5 R’5 R3 .R5 Víi: R '1 = R’1 R4 R1 + R3 + R5 R1.R5 R'3 = R1 + R3 + R5 R1.R3 R'5 = (H:1.2) R1 + R3 + R5 - XÐt ®o¹n m¹ch MB cã: R2 R2 ( R1 + R2 + R3 ) U 2 = U MB = U MB (5) R2 + R3 R2 ( R1 + R3 + R5 ) + R1.R5 R4 R4 ( R1 + R3 + R5 ) U 4 = U MB = U MB (6) R4 + R1 R2 ( R1 + R3 + R5 ) + R3 .R5 4 Bµi to¸n m¹ch cÇu vµ mét sè øng ...