Sáng kiến kinh nghiêm 'Phương pháp giải bài toán mạch đèn'

Bài toán mạch đèn là bài toán về áp dụng định luật ôm , về công suất và về nguồn , rất sâu sắc về kiến thức vật lý và cũng có ý nghĩa thực tiễn sinh động ở chuyên đề này đưa ra phân loại dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải để học sinh nhanh chóng nắm được phương pháp mà giải quyết nhanh các dạng của loại bài mạch đèn . Phân loại bài tập : Dạng 1 : Một nguồn thắp sáng nhiều đèn sáng bình thường Dạng 2 : Nhiều nguồn thắp sáng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sáng kiến kinh nghiêm “Phương pháp giải bài toán mạch đèn” TRƯỜNG……………………… KHOA……………………Sáng kiến kinh nghiệm “Phương pháp giải bài toán mạch đèn”Sáng kiến kinh nghiêm “Phương pháp giải bài toán mạch đèn”Chuyên đề : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN MẠCH ĐÈNTóm tắt : Chuyên đề đưa ra phân loại và phương pháp giải các bài toán mạch đèn ,với những ví dụ minh hoạ và bài tập bổ sung . A. ĐẶT VẤN ĐỀ : Bài toán mạch đèn là bài toán về áp dụng định luật ôm , về công suất và về nguồn, rất sâu sắc về kiến thức vật lý và cũng có ý nghĩa thực tiễn sinh động ở chuyên đề này đưara phân loại dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải để học sinh nhanh chóng nắm đượcphương pháp mà giải quyết nhanh các dạng của loại bài mạch đèn .Phân loại bài tập : Dạng 1 : Một nguồn thắp sáng nhiều đèn sáng bình thường Dạng 2 : Nhiều nguồn thắp sáng 1 đèn sáng bình thường Dạng 3 : nhiều nguồn N, nhiều đèn Đ , tìm cách ghép để đèn sáng bình thường .Chú ý rằng các đèn giống nhau cùng thắp sáng bình thường thì các đèn trong mạch phảibình đẳng , nên các đèn được mắc hỗn hợp đối xứng th ành x dãy song song mỗi dãy y đènnối tiếp. Phương pháp giải này không chỉ hạn chế cho bài toán mạch đèn , mà có thể sửdụng cho các dạng bài tập khác như khi vận dụng vào các bài tập bổ sung . B. NỘI DUNG :Dạng 1 : MỘT NGUỒN THẮP SÁNG NHIỀU ĐÈN SÁNG BÌNH THƯỜNG .Bài toán 1.1 : Cho trước N đèn , tìm cách mắc đèn .A. Phương pháp giải :Bước 1 : Tính công suất mạch ngoài PN = N.Pđm (1) với N số đèn sáng bình thường .Bước 2 : Biết PN tính I cường độ dòng điện mạch chính bằng việc giải ph ương trình bậc 2: PN =( - Ir ).I (2)Bước 3 : Tính x số dãy đèn mắc song song và y số đèn nối tiếp trên 1 dãy với áp dụng : I = x Iđm (3) ; N = x . y (4)  2R Lưu ý : có thể tính R theo PN = rồi tính I theo định luật Ôm I = hoặc tính 2 R  r Rrtheo yRd R= và N = x .y xTổ Vật lý - THPT Nguyễn Hữu Cảnh. -1-Sáng kiến kinh nghiêm “Phương pháp giải bài toán mạch đèn”B. Bài toán thí dụ :Bộ nguồn có  = 36 V , r = 4  thắp sáng N = 15 đèn loại (6V – 3W ) tìm các cách m ắcđèn để đèn sáng bình thường ? Tính hiệu suất của nguồn ?Lời giải:Các đèn giống nhau cùng thắp sáng bình thường , nên trong mạch các đèn bình đẳng nhưnhau, nên các đèn được mắc kiểu hỗn hợp đối xứng th ành x hàng song song giống nhau ,mỗi hàng y đèn mắc nối tiếp N = x.y = 15 (1) PdmĐèn sáng bình thường với dòng định mức I đm =  0,5 A . U dmCông suất mạch ngoài PN =N Pdm = 15 .3 = 45 W (2)Theo định luật Ôm  = Ir +U với I = x . I đm = 0,5 x (A) (3)Công suất mạch ngoài PN = UI = ( - Ir)I (4) 2Thay (2)(3) ta có : 45 =(36 – 4I )I  4I - 36I +45 =0 (5)Phương trình bậc hai (5) có 2 nghiệm : I1 = 7,5 A và I2 = 1,5 A .Vậy có 2 cách mắc đèn : số dãy x = I/ I đm và số đèn 1dãy là y= N/x. IU yU dm yHiệu suất nguồn H= =  100% I  12 I x y H 7,5A 15 1 8,3% 1,5A 3 5 41,7%Bài toán 1.2 : Tìm Nmax số đèn tối đa thắp sáng bởi 1 nguồn .A. Phương pháp giải :Bước 1 : Tính công suất mạch ngoài cực đại P max = 2 /4r (1) Khi đó : R = r và dòng mạch chính I =  /2r (2)Bước 2 : Tính số đèn tối đa có thể thắp sáng bình thường Nmax = Pmax /P đm (3)Bước 3 : Các đèn sáng bình thường dòng điện qua đèn bằng I đm các đèn mắc hỗn hợp đối N maxxứng x dãy song song giống nhau, mỗi dãy y đèn nối tiếp x = I/ I đm và y = (4) xB. Bài tập thí dụ :Cho nguồn  = 24V, r = 6  và một số đèn (6V – 3W ) hỏi có thể mắc tối đa bao nhiêuđèn và cách mắc để đèn sáng bình thường ?Tính hiệu suất của nguồn ?Lời giải: 2Công suất cực đại mà nguồn cung cấp cho mạch nguồn là Pmax  (1). 4r 2 24 24  24W . Khi đó R = r = 6  dòng mạch chính I =  /2r =Pmax = (2)  2 A. ...