Bài 1:

Điện trở: \(R=U:I=12:0,1=120\Omega\)

Tiết diện của dây dẫn MN: \(R=p\dfrac{l}{S}\Rightarrow S=\dfrac{p.l}{R}=\dfrac{0,4.10^{-5}.12}{120}=4.10^{-7}m^2\)

Bài 2:

Điện trở định mức của biến trở con chạy là 55\(\Omega\)

Cường độ dòng điện định mức của biến trở con chạy là 2A.

Chiều dài dây dẫn: \(R=p\dfrac{l}{S}\Rightarrow l=\dfrac{R.S}{p}=\dfrac{55.0,5.10^{-6}}{0,4.10^{-6}}=68,75m\)

Đây là sơ đồ mạch điện mà bạn yêu cầu:

```
±-----------------------+
| |
| |
| Vôn kế |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| Đèn 1 |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| Đèn 2 |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| Khóa K |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| Biến trở |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| Ampe kế |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| |
| |
±—±-------------±—+
| |
| |
| Nguồn |
| (2 pin) |
| |
±-----------------------+
```

Trong sơ đồ mạch điện trên, các thành phần được ký hiệu như sau:

Để xác định chiều dòng điện và các chốt của đồng hồ, cần biết thêm thông tin về kết nối và hướng dòng điện của các thành phần trong mạch.

1, mắc nối tiếp R vào mạch cùng ampe kế

với ampe kế nối tiếp R ta đo được \(Im=Ir\)

từ đó \(=>U=Ir.R\left(V\right)\left(1\right)\)

2, tháo R ra thay vào đó là mắc nối tiếp Rx với ampe kế ta đo được

\(Ix=Im\)\(=>Rx=\dfrac{U}{Ix}=\dfrac{Ir.R}{Ix}\left(ôm\right)\)

a) Sơ đồ mạch điện

b) Số chỉ của vôn kế và ampe kế

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:

E b = 5 . e = 5 . 2 = 10 ( V )   ;   r b = 5 . r = 5 . 0 , 2 = 1 ( 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 t   n t   ( R Đ / / R )

Khi  R t = 2 Ω

R Đ R = R Đ . R R Đ + R = 6.3 6 + 3 = 2 ( Ω ) ⇒ R N = R t + R Đ R = 2 + 2 = 4 ( Ω ) ; I = I . t = I Đ R = E b R N + r b = 10 4 + 1 = 2 ( A ) ; U V = U N = I . R N = 2 . 4 = 8 ( V ) . U Đ R = U Đ = U R = I . R Đ R = 2 . 2 = 4 ( V ) ; I A = I Đ = U Đ R Đ = 4 6 = 2 3 ( A ) ;

c) Tính  R t để đèn sáng bình thường

Ta có:  R N = R t + R Đ R = R t + 2 ;

I = I đ m + I đ m . R Đ R 2 = E b R N + r b ⇒ 1 + 1.6 3 = 3 = 10 R t + 2 + 1 = 10 R t + 3 ⇒ R t = 1 3 Ω .

a) Ban đầu khóa K mở, R 4   =   4 Ω , vôn kế chỉ 1 V.

Xác định hiệu điện thế U:

Ta có:

R 12   =   R 1   +   R 2   = 6 Ω ;   R 34   =   R 3   +   R 4   =   6 Ω ;   I 12   =   I 1   =   I 2   = U R 12 = U 6 I 34   =   I 3   =   I 4   = U R 34 = U 6 ;

U M N = V M - V N = V A - V N - V A + V M = I 3 . R 3 - I 1 . R 1 = U 6 . 2 - U 6 . 3 = - U 6 ⇒ U V = U N M = U 6 = 1 V ⇒ U = 6 V

Khi khóa K đóng:

R 13 = R 1 R 3 R 1 + R 3 = 3 . 2 3 + 2 = 6 5 = 1 , 2 ( Ω )   ;   R 24 = R 2 R 4 R 2 + R 4 = 3 . 4 3 + 4 = 12 7 ( Ω ) R B D = R 13 + R 24 = 1 , 2 + 12 7 = 20 , 4 7 ( Ω )

Cường độ dòng điện mạch chính:

I = U R B D = 6 20 , 4 7 = 42 20 , 4 = 21 10 , 2 ≈ 2 , 06 ( A ) ; U 13 = U 1 = U 3 = I . R 13 = 21 10 , 2 . 1 , 2 = 2 , 47 ( V ) ; I 1 = U 1 R 1 = 2 , 47 3 = 0 , 823 ( A ) ; U 24 = U 2 = U 4 = I . R 24 = 21 10 , 2 . 12 7 = 3 , 53 ( V ) I 2 = U 2 R 2 = 3 , 53 3 = 1 , 18 ( A )

Ta có : I 2   >   I 1   ⇒ I A   =   I 2   -   I 1   = 1 , 18   -   0 , 823   =   0 , 357 ( A ) . Vậy dòng điện qua ampe kế có chiều từ N đến M và có cường độ I A   =   0 , 357 ( A ) ; vôn kế chỉ  0 (V)

b) Đóng khóa K và di chuyển con chạy C của biến trở R4 từ đầu bên trái sang đầu bên phải thì số chỉ của ampe kế  I A thay đổi như thế nào?

Ta có:  R 13 = R 1 R 3 R 1 + R 3 = 3 . 2 3 + 2 = 6 5 = 1 , 2 Ω

Đặt phần điện trở còn hoạt động trong mạch của  R 4 là x, ta có:

R 24 = R 2 x R 2 + x = 3 x 3 + x ;   R B D = 1 , 2 + 3 x 3 + x = 4 , 2 x + 3 , 6 3 + x ; I = U R B D = 6 4 , 2 x + 3 , 6 3 + x . 1 , 2 = 7 , 2 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 ; I 1 = U 13 R 1 = 7 , 2 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 3 = 2 , 4 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 U 24 = I . R 24 = 6 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 . 3 x 3 + x = 18 x 4 , 2 x + 3 . 6 I 2 = U 24 R 2 = 18 x 4 , 2 x + 3 , 6 3 = 6 x 4 , 2 x + 3 , 6

* Xét hai trường hợp:

- Trường hợp 1: Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ M đến N.

Khi đó : I A = I 1 - I 2 = 2 , 4 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 - 6 x 4 , 2 x + 3 , 6 = 7 , 2 - 3 , 6 x 4 , 2 x + 3 , 6 (1)

Biện luận: Khi x = 0   →   I A   =   2 ( A )

Khi x tăng thì (7,2 - 3,6.x) giảm; (4,2.x  +  3,6) tăng do đó  I A giảm

Khi x   =   2   →   I A   =   7 , 2   -   3 , 6 . 2 4 , 2 . 2 + 3 , 6 = 0 .

- Trường hợp 2 : Dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ N đến M.

Khi đó :  I A   =   I 2   -   I 1   =   6 x 4 , 2 x + 3 , 6 - 2 , 4 ( 3 + x ) 4 , 2 x + 3 , 6 = 3 , 6 x - 7 , 2 4 , 2 x + 3 , 6

I A = 3 , 6 - 7 , 2 x 4 , 2 + 3 , 6 x  (2)

Biện luận:

Khi x tăng từ 2 W trở lên thì 7 , 2 x  và 3 , 6 x  đều giảm do đó IA tăng.

Khi x rất lớn (x =   ∞ ) thì 7 , 2 x  và 3 , 6 x  tiến tới 0. Do đó IA 0,86 (A) và cường độ dòng chạy qua điện trở  R 4 rất nhỏ.