Bài tập 3 trang 62 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 62 SGK Vật lý 11
Cho mạch điện có sơ đồ như hình 11.5, trong đó nguồn điện có suất điện động \(\varepsilon = 12V\), và điện trở trong là \(r = 1,1 \Omega\); điện trở \(R = 0,1 \Omega\).
a) Điện trở x phải có trị số bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở ngoài mạch là lớn nhất?
b) Điện trở x phải có trị số bao nhiêu để công suất tiêu thụ ở điện trở này là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.
Nhận định và phương pháp:
Bài 3 là dạng toán yêu cầu xác định giá trị của điện trở để công suất tiêu thụ trên điện trở và ở ngoài mạch đạt giá trị lớn nhất.
Cách giải :
-
Ta tiến hành giải theo các bước như sau:
-
Bước 1: Xác định điện trở tương đương của mạch ngoài
-
Bước 2: Cường độ dòng điện trong trong mạch: \(I = \frac{\varepsilon }{{(R + r + x)}}\)
-
Bước 3: Tính công suất tiêu thụ mạch ngoài: \(P=I^2.R_N=\frac{\varepsilon ^2(R+x)}{(R+r+x)^2}\)
-
Bước 4: Lập luận theo bất đẳng thức cô- si để tìm \(x\) khi công suất P lớn nhất
-
Bước 5: Công suất tiêu thụ trên điện trở \(x\): \({P_x} = {R_x}.{I^2} = {R_x}{\left[ {\frac{\varepsilon }{{(R + r + x)}}} \right]^2}\)
-
Bước 6: Lập luận từ công suất tiêu thu để điện trở \(x\)
-
Bước 7: Xác định giá trị của công suất lớn nhất khi \(x = R{\rm{ }} + {\rm{ }}r\)
-
Lời giải:
Áp dụng phương pháp trên để giải bài 3 như sau:
-
Ta có:
a.
-
Tính điện trở \(x\) để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất.
-
Mạch ngoài gồm điện trở R mắc nối tiếp với điện trở x, có điện trở tương đương là: \(R_N = R + x = 0,1 + x\).
-
Cường độ dòng điện trong trong mạch: \(I = \frac{\varepsilon }{{(R + r + x)}}\)
-
Công suất tiêu thụ mạch ngoài:
\(P=I^2.R_N=\frac{\varepsilon ^2(R+x)}{(R+r+x)^2}= \frac{\varepsilon ^2}{\left ( \sqrt{R+x}+\frac{r}{\sqrt{R+x}} \right )^2}\)
-
Để công suất P trên đây lớn nhất thì mẫu số ở về phải là nhỏ nhát. Từ bất đẳng thức cô- si ta có \(R + x = r.\)
-
Từ đó suy ra: \(x = {\rm{ }}r-R{\rm{ }} = 1{\rm{ }}\Omega .\)
b.
-
Công suất tiêu thụ trên điện trở \(x\):
\(\begin{array}{l}
{P_x} = {R_x}.{I^2} = {R_x}{\left[ {\frac{\varepsilon }{{(R + r + x)}}} \right]^2}\\
\Leftrightarrow {P_x} = \frac{{{\varepsilon ^2}}}{{{R_x} + 2(R + r) + \frac{{{{(R + r)}^2}}}{{{R_x}}}}}
\end{array}\)
-
Từ các tính toán trên, ta có công suất tiêu thụ của điện trở \(x\) là:
\(P_x=I^2.x=\frac{\varepsilon ^2x}{(R+r+x)^2}= \frac{\varepsilon ^2}{\left ( \sqrt{R+x}+\frac{r}{\sqrt{R+x}} \right )^2}\)
-
Tương tự như đã làm ở trên đây, công suất \({P_x}\) lớn nhất khi \(x = R{\rm{ }} + {\rm{ }}r = 1,2{\rm{ }}\Omega .\)
-
Giá trị của công suất lớn nhất này là: 30 W.
-- Mod Vật Lý 11
Video hướng dẫn giải Bài tập 3 SGK
Bạn có biết?
Vật lý học (tiếng Anh:physics, từ tiếng Hi Lạp cổ: φύσις có nghĩa là kiến thức về tự nhiên) là một môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực.Vật lí học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ.
Nguồn : Wikipedia - Bách khoa toàn thưTâm sự Lớp 11
Lớp 11 - Năm thứ hai ở cấp trung học phổ thông, gần đến năm cuối cấp nên học tập là nhiệm vụ quan trọng nhất. Nghe nhiều đến định hướng sau này rồi học đại học. Ôi nhiều lúc thật là sợ, hoang mang nhưng các em hãy tự tin và tìm dần điều mà mình muốn là trong tương lai nhé!
Nguồn : ADMIN :))Copyright © 2021 HOCTAPSGK