BÀI 10. BIẾN TRỞ – ĐIỆN TRỞ DÙNG TRONG KĨ THUẬT
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Cấu tạo của biến trở
- Biến trở là điện trở mà trị số có thể thay đổi được.
- Có nhiều loại biến trở, chúng có thể khác nhau về chất liệu, về hình dáng …
- Phân loại biến trở
- Phân loại theo chất liệu:
- Phân loại biến trở theo bộ phận điều chỉnh
- Cấu tạo của biến trở: bộ phận chính của biến trở gồm con chạy (hoặc tay quay) C và cuộn dây bằng hợp kinh có điện trở suất lớn, được quấn đều đặn dọc theo một lõi bằng sứ.
- Kí hiệu biến trở trên sơ đồ mạch điện:
2. Hoạt động
- Khi di chuyển con chạy (hoặc tay quay) thì sẽ làm thay đổi chiều dài của cuộn dây có dòng điện chạy qua ⇒ làm thay đổi điện trở của biến trở.
3. Các loại điện trở thường dùng trong kĩ thuật
- Cấu tạo: Các điện trở được chế tạo bằng một lớp than hay lớp kim loại mỏng phủ ngoài một lõi cách điện (thường bằng sứ).
- Nhận dạng cách ghi trị số điện trở:
- Cách 1: Trị số được ghi trên điện trở.
- Cách 2: Trị số được thể hiện bằng các vòng màu sơn trên điện trở.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Để tính điện trở của biến trở ta dùng công thức: \(R=\rho \frac{\ell }{S}\)
- Điện trở có thể thay đổi được trị số bằng cách thay đổi chiều dài ℓ, do đó có thể được sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.
- Biến trở có thể mắc nối tiếp, mắc song song hoặc mắc hỗn hợp với các thiết bị trong mạch điện.
- Mắc nối tiếp: Rtđ = Rb + R
- Mắc song song: \(\frac{1}{{{R}_{t\text{d}}}}=\frac{1}{{{R}_{b}}}+\frac{1}{R}\)
- Áp dụng định luật Ôm: \(I=\frac{U}{{{R}_{t\text{d}}}}\)
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C2 (trang 29 SGK Vật Lí 9):
Bộ phận chính của các biến trở trên các hình 10.1a,b gồm con chạy (hoặc tay quay) C và cuộn dây dẫn bằng hợp kim có điện trở suất lớn (nikêlin hay nicrom), được quấn đều đặn dọc theo một lõi bằng sứ. Nếu mắc hai đầu A, B của cuộn dây này nối tiếp vào mạch điện thì khi dịch chuyển con chạy C, biến trở có tác dụng thay đổi điện trở không? Vì sao?
Trả lời:
Nếu mắc hai đầu A, B của cuộn dây này nối tiếp vào mạch điện thì khi dịch chuyển con chạy C, biến trở không có tác dụng thay đổi điện trở. Vì khi này, đầu ra của con chạy C không sẽ không còn được kết nối với nguồn điện nên nếu dịch chuyển con chạy C thì dòng điện vẫn chạy qua toàn bộ cuộn dây của biến trở. Khi đó con chạy sẽ không có tác dụng làm thay đổi chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua, vì vậy biến trở không có tác dụng thay đổi điện trở tham gia vào mạch điện nữa.
Câu C3 (trang 29 SGK Vật Lí 9):
Biến trở được mắc nối tiếp vào mạch điện, chẳng hạn với hai điểm A và N của các biến trở ở hình 10.l.a và b. Khi đó nếu dịch chuyển con chạy hoặc tay quay C thì điện trở của mạch có thay đổi không? Vì sao?
Trả lời:
Trong trường hợp trên, nếu dịch chuyển con chạy hoăc tay quay C thì chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua sẽ thay đổi và điện trở của biến trở cũng thay đổi theo. Vì vậy điện trở của mạch điện cũng thay đổi.
Câu C4 (trang 29 SGK Vật Lí 9):Trên hình 10.2 (SGK) vẽ các kí hiệu sơ đồ của biến trở. Hãy mô tả hoạt động của biến trở có kí hiệu sơ đồ a, b, c. |
|
Trả lời:
Khi dịch chuyển con chạy thì sẽ làm thay đổi chiều dài của phần cuộn dây có dòng điện chạy qua và do đó làm thay đổi điện trở của biến trở.
Cụ thể nếu đầu con chạy dịch chuyển sang bên trái thì chiều dài phần điện trở tham gia vào mạch điện sẽ giảm dẫn đến điện trở của biến trở lúc này giảm theo. Nếu dịch con chạy sang bên phải thì điện trở của phần biến trở tham gia mạch điện sẽ tăng.
Câu C5 (trang 29 SGK Vật Lí 9):
Vẽ sơ đồ mạch điện như hình 10.3 (SGK).
Trả lời:
Câu C6 (trang 29 SGK Vật Lí 9):
Tìm hiểu trị số điện trở lớn nhất của biến trở được sử dụng và cường độ lớn nhất của dòng điệncho phép chạy qua biến trở đó.
- Mắc mạch điện theo hình 10.3. Đẩy con chạy C về sát điểm N để biến trở có điện trở lớn nhất.
- Đóng công tắc rồi dịch chuyển con chạy C để đèn sáng hơn. Tại sao?
- Để đèn sáng mạnh nhất thì phải dịch con chạy của biến trở tới vị trí nào? Vì sao?
Trả lời:
- Để con chạy C ở điểm N thì biến trở có giá trị điên trở lớn nhất, vì khi đó dòng điện chạy qua tất cả cuộn dây của biến trở.
- Để đèn sáng mạnh nhất thì phải dịch con trở của biến trở đến vị trí sao cho điện trở của biến trở là nhỏ nhất ( vì biến trở mắc nối tiếp với đèn trong mạch), đó là điểm M.
- Khi con chạy đặt ở điểm M thì dòng điện hầu như không chạy qua cuộn dây của biến trở, điện trở của biến trở khi ấy là nhỏ nhất.
Câu C7 (trang 30 SGK Vật Lí 9):
Trong kĩ thuật, chẳng hạn trong các mạch điện của Radio, tivi… người ta cần sử dụng các điện trở có kích thước nhỏ với các trị số khác nhau, có thể tới vài trăm megavon (1 MΩ = 106 Ω ). Các điện trở này được chế tạo bằng một lớp than hay lớp kim loại mỏng phủ ngoài một lỏi cách điện (thường bằng sứ). Hãy giải thích vì sao lớp than hay lớp kim loại mỏng đó lại có điện trở lớn.
Trả lời:
Các điện trở này được chế tạo bằng một lớp than hay lớp kim loại mỏng phủ ngoài một lỏi cách điện (thường bằng sứ), nên khi áp điện vào hai đầu thì điện trở tham gia vào mạch sẽ có tiết diện S rất nhỏ (không được nhầm lẫn với tiết diện của lõi sứ)
Mặt khác: \(R=\rho \frac{\ell }{S}\) nên khi S rất nhỏ thì R rất lớn, có thể lên đến cỡ MΩ.
Câu C8 (trang 30 SGK Vật Lí 9):
Hãy nhận dạng hai cách ghi trị số các điện trở kĩ thuật nêu dưới đây.
Cách 1: Trị số được ghi trên điện trở (hình 10.4a)
Cách 2: Trị số được thể hiện bằng các vòng màu sơn điện trở (hình 10.4b và hình 2 ở bìa 3).
Trả lời:
Cách 1: Các điện trở có kích thước lớn thường được ghi trị số trực tiếp trên thân. Ví dụ như các điện trở công suất, điện trở sứ.
Cách 2: Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch màu theo một quy ước chung của thế giới (xem bảng 1 SGK - Trang 31).
Cách đọc: Điện trở thường được kí hiệu bằng 4 vòng màu, điện trở chính xác thì kí hiệu bằng 5 vòng màu
Bảng 1: Trị số điện trở được quy định theo các vòng màu
Vòng màu | Thứ nhất (Vòng 1) | Thứ hai (Vòng 2) | Thứ ba (Vòng 3) | Thứ tư (Vòng 4) |
Màu | ||||
Đen | 0 | 0 | ´1 W | 0 |
Nâu | 1 | 1 | ´10 W | ± 1% |
Đỏ | 2 | 2 | ´102 W | ± 2% |
Da cam | 3 | 3 | ´103 W |
|
Vàng | 4 | 4 | ´104 W |
|
Lục | 5 | 5 | ´105 W |
|
Lam | 6 | 6 | ´106 W |
|
Tím | 7 | 7 | ´107 W |
|
Xám | 8 | 8 | ´108 W |
|
Trắng | 9 | 9 |
|
|
Vàng ánh kim |
|
| ´0,1 W | ± 5% |
Bạc |
|
| ´00,1 W | ± 10% |
+ Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu: (điện trở chính xác)
- Vòng số 5 là vòng cuối cùng, là vòng ghi sai số, trở 5 vòng màu thì màu sai số có nhiều màu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác định đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút.
- Đối diện vòng cuối là vòng số 1
- Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng màu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị
- Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 (mũ vòng 4)
- Có thể tính vòng số 4 là số con số không “0” thêm vào
Câu C9 (trang 30 SGK Vật Lí 9):
Đọc trị số của các điện trở kĩ thuật cùng loại như hình 10.4a có trong bộ dụng cụ thí nghiệm
Trả lời:
Câu C10 (trang 30 SGK Vật Lí 9):
Một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất là 20 Ω. Dây điện trở của biến trở là dây hợp kim nicrom có tiết diện 0,5 mm2 và được quấn đều chung quanh một lõi sứ tròn đường kính 2 cm. Tính số vòng dây của biến trở này.
Trả lời:
Tiết diện của dây dẫn: S = 0,5 mm2 = 0,5.10-6 m2
Tra bảng 1, SGK, tr26 ta tìm được dây nicrom có điện trở suất: ρ = 1,10.10-6 Ωm
Chiều dài của dây hợp kim là: \(\ell =\frac{RS}{\rho }=\frac{=20.0,{{5.10}^{-6}}}{1,{{1.10}^{6}}}=9,091\,m.\)
Vì dây được quấn đều chung quanh một lõi sứ tròn đường kính d = 2 cm = 0,02 m nên một vòng quấn sẽ chiếm một chiều dài bằng chu vi của lõi: C = π.d (lấy π = 3,14)
Số vòng dây của biến trở là: \(N=\frac{\ell }{\pi d}=\frac{9,091}{\pi .0,02}=145\) vòng.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ