Cho mạch điện như hình vẽ.
Biết E 1 = 12 V ; E 2 = 6 V ; r 1 = 1 Ω ; r 2 = 0 , 5 Ω ; R 1 = 6 , 5 Ω ; R 2 = 8 Ω ; R 3 = 12 Ω ; R 4 là biến trở; đèn Đ loại 6 V - 6 W ; điện trở của ampe kế không đáng kể; điện trở của vôn kế vô cùng lớn.
a) Khi R 4 = 14 Ω . Xác định số chỉ của ampe và vôn kế. Nếu mắc vào giữa hai điểm M và N một tụ điện có điện dung C = 5 μ F . Tính điện tích của tụ điện.
b) Điều chỉnh biến trở R 4 để đèn Đ sáng bình thường. Tính R 4 khi đó.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 = 12 + 6 = 18 ( V ) ; r b = r 1 + r 2 = 1 + 0 , 5 = 1 , 5 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Ñ 2 P Ñ = 6 2 6 = 6 ( Ω ) ; I đ m = P Ñ U Ñ = 6 6 = 1 ( A ) .
Mạch ngoài có: R 1 n t ( ( R 2 n t R 3 ) / / ( R Đ n t R 4 ) )
a) Khi R 4 = 3 Ω
R 23 = R 2 + R 3 = 8 + 12 = 20 ( Ω ) ; R Đ 4 = R Đ + R 4 = 6 + 14 = 20 ( Ω ) ; R Đ 234 = R Ñ 4 . R 23 R Ñ 4 + R 23 = 20.20 20 + 20 = 10 ( Ω )
⇒ R N = R 1 + R Đ 234 = 6 , 5 + 10 = 16 , 5 ( Ω ) ; I A = I 1 = I Đ 234 = I = E b R N + r b = 18 16 , 5 + 1 , 5 = 1 ( A ) ; U V = U A B = U Đ 234 = I Đ 234 . R Đ 234 = 1 . 10 = 10 ( V ) . I Đ 4 = I Đ = I 4 = U A B R Ñ 4 = 10 20 = 0 , 5 ( A ) ; I 23 = I 2 = I 3 = U A B R 23 = 10 20 = 0 , 5 ( A ) ; U M N = V M - V N = V M - V A + V A - V N = U A N - U A M = I Đ . R Đ - I 3 . R 3 = 0 , 5 . 6 - 0 , 5 . 12 = - 3 ( V ) ⇒ U N M = 3 ( V ) . q = C . U N M = 5 . 10 - 6 . 3 = 15 . 10 - 6 ( C ) .
b) Tính R 4 để đèn sáng bình thường
Ta có:
R N = R 1 + R Đ 234 = R 1 + R Ñ 4 . R 23 R Ñ 4 + R 23 = 6 , 5 + ( 6 + R 4 ) .20 6 + R 4 + 20 = 289 + 26 , 5. R 4 26 + R 4 ; I = I đ m + I ñ m . R Ñ 4 R 23 = E b R N + r b ⇒ 1 + 1. ( 6 + R 4 ) 20 = 18 289 + 26 , 5. R 4 26 + R 4 + 1 , 5 ⇒ R 4 = 1 , 14 Ω .
