Bài 10. Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật
10.1. Cần làm một biến trở có điện trở lớn nhất là 30Ω bằng dây dẫn Nikêlin có điện trở suất 0,40.10-6Ω.m và tiết diện 0,5mm2. Tính chiều dài của dây dẫn.
Đáp án: Chiều dài dây dẫn là: l = R.S/ρ = 30.0,5.10-6/0,4.10-610.2. Trên một biến trở con chạy có ghi 50Ω - 2,5A.
a. Hãy cho biết ý nghĩa của hai số ghi này.b. Tính hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở.
c. Biến trở được làm bằng dây hợp kim nicrom có điện trở suất 1,10.10-6Ω.m và chiều dài 50m. Tính tiết diện của dây dẫn dùng để làm biến trở.
a. Ý nghĩa của hai số ghi: 50 Ω là điện trở lớn nhất của biến trở; 2,5 A là cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được.
b. Hiệu điện thế lớn nhất là: Umax= ImaxRmax = 2,5.50 = 125V.
c. Tiết diện của dây dẫn là:
S = ρl/R = 1,1.10-6(50/50) = 1,1.10-6 m2= 1,1 mm2
S = ρl/R = 1,1.10-6(50/50) = 1,1.10-6 m2= 1,1 mm2
10.3. Cuộn dây của một biến trở con chạy được làm bằng hợp kim Nikêlin có điện trở suất 0,40.10-6Ω.m, có tiết diện đều là 0,60mm2 và gồm 500 vòng quấn quanh lõi sứ trụ tròn đường kính 4cm.
a. Tính điện trở lớn nhất của biến trở này.b. Hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở là 67V. Hỏi biến trở này chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là bao nhiêu?
Đáp án:
a. Điện trở lớn nhất của biến trở là:
Rmax = ρl/S = ρNπd/S = 0,40.10-6.500.3,14.0,04/0,6.10-6 ≈ 41,9 Ω
b. Biến trở chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là:
Imax = Umax / Rmax = 67/41,9 ≈ 1,6 A
b. Để đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu?
c. Nếu biến trở có điện trở lớn nhất là 40Ω thì khi đèn sáng bình thường dòng điện chạy qua bao nhiêu phần trăm (%) tổng số vòng dây của biến trở?
Đáp án:
b. Biến trở chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là:
Imax = Umax / Rmax = 67/41,9 ≈ 1,6 A
10.4. Cho mạch điện có sơ đồ như hình 10.1, trong đó hiệu điện thế giữa hai điểm A và B được giữ không đổi và đèn sáng bình thường khi biến trở có điện trở bằng 0. Câu phát biểu nào dưới đây là đúng?
Đáp án: A10.5. Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 2,5V và cường độ dòng điện định mức 0,4A được mắc với một biến trở con chạy để sử dụng với nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 12V.
a. Đèn và biến trở phải mắc với nhau như thế nào để đèn có thể sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện này.b. Để đèn sáng bình thường thì phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu?
c. Nếu biến trở có điện trở lớn nhất là 40Ω thì khi đèn sáng bình thường dòng điện chạy qua bao nhiêu phần trăm (%) tổng số vòng dây của biến trở?
Đáp án:
a. Phải mắc bóng đèn và điện trở nối tiếp nhau.
b. Đèn sáng bình thường khi biến trở có điện trở là:
Rb = (12-2,5)/0,4 = 23,75 Ω
c. Số phần trăm (%) vòng dây của biến trở có dòng điện chạy qua là:
n = 23,75/40 = 0,59375 ≈ 59,4 %
10.6. Trong mạch điện có sơ đồ vẽ ở hình 10.2, nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 12V.
a. Điều chỉnh con chạy của biến trở để vôn kế chỉ 6V thì ampe kế chỉ 0,5A. Hỏi khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để vôn kế chỉ 4,5V.
Đáp án:
a. Khi đó biến trở có điện trở là:
Rb1 = (U-UV)/I = (12-6)/0,5 = 12 Ω
b. Khi điều chỉnh biến trở để vôn kế có số chỉ 4,5 V thì ta có:
- Từ a ta tính điện trở:
- Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R và biến trở khi đó là:
- Điện trở của biến trở là:
10.7. Hiệu điện thế U trong mạch điện có sơ đồ như hình 10.3 được giữ không đổi. Khi dịch chuyển con chạy của biến trở tiến dần về phía đầu N thì chỉ số ampe kế sẽ thay đổi như thế nào?
Đáp án: A10.8. Biến trở không có kí hiệu nào dưới đây?
Đáp án: B10.9. Câu phát biểu nào dưới đây về biến trở là không đúng?
Đáp án: D10.10. Trước khi mắc biến trở vào mạch để điều chỉnh cường độ dòng điện thì cần điều chỉnh biến trở có giá trị nào dưới đây?
Đáp án: D10.11. Trên một biến trở có ghi 30Ω-2,5A. Các số ghi này có ý nghĩa nào dưới đây?
Đáp án: C10.12. Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức là 3V và khi sáng bình thường thì dòng điện qua đèn có cường độ là 0,32A. Mắc bóng đèn này nối tiếp với một biến trở rồi mắc vào hiệu điện thế không đổi 12V. Hỏi biến trở này phải có giá trị lớn nhất tối thiểu là bao nhiêu để đèn sáng bình thường?
Đáp án:
Điện trở đèn:
Rđèn=Uđèn/Iđèn=3/0,32=9,375Ω
Điên trở tương đương của đoạn nối tiếp:
Rnt=U/Iđèn=12/0, 32=37,5Ω
Điện trở biến trở:
Rbt=Rnt-Rđèn=28,125Ω
b. Dây nicrom của biến trở này được quấn thành một lớp gồm những vòng sát nhau trên một lõi sứ có đường kính d2=2,5 cm. Tính chiều dài tối thiểu l2 của lõi sứ này.
Đáp án:
a. Ta có: R=(ρ.l)/S => l=(R.S)/ρ
10.13. Người ta dùng dây nicrom có điện trở suất là 1,1.10-6Ωm và có đường kính tiết diện là d1=0,8mm để quấn một biến trở có điện trở lớn nhất là 20Ω.
a. Tính độ dài l1 của đoạn dây nicrom cần dùng để quấn biến trở nói trên.b. Dây nicrom của biến trở này được quấn thành một lớp gồm những vòng sát nhau trên một lõi sứ có đường kính d2=2,5 cm. Tính chiều dài tối thiểu l2 của lõi sứ này.
Đáp án:
a. Ta có: R=(ρ.l)/S => l=(R.S)/ρ
l1= 913cm
b. Tính chu vi lõi sứ theo công thức c=d.3,14 (nhớ đổi đơn vị). Sau đó tính số vòng dây quấn: n=l/c. Tính chiều dài tối thiểu của lõi sứ theo công thức là: n.d
b. Tính chu vi lõi sứ theo công thức c=d.3,14 (nhớ đổi đơn vị). Sau đó tính số vòng dây quấn: n=l/c. Tính chiều dài tối thiểu của lõi sứ theo công thức là: n.d
l2≈9,304cm
a. Khi biến trở có giá trị nhỏ nhất bằng 0 thì cường độ dòng điện qua R1 là lớn nhất. Mạch chỉ còn mạch chỉ còn điện trở R1. Cần tính cường độ dòng điện qua R1.
10.14. Một biến trở Rb có giá trị lớn nhất là 30Ω được mắc với hai điện trở R1=15Ω và R2=10Ω thành mạch có sơ đồ như hình 10.5 , trong đó hiệu điện thế không đổi U=4,5V. Hỏi khi điều chỉnh biến trở thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở R1 có giá trị lớn nhất Imax và nhỏ nhất Imin là bao nhiêu?
Đáp án:a. Khi biến trở có giá trị nhỏ nhất bằng 0 thì cường độ dòng điện qua R1 là lớn nhất. Mạch chỉ còn mạch chỉ còn điện trở R1. Cần tính cường độ dòng điện qua R1.
Imax=U/R1=4,5/15=0,3A
b. Biến trở cực đại khi Rb=30Ω khi đó CĐDĐ qua R1 là nhỏ nhất và trở thành mạch hỗn hợp. Cần tính Rtđ của đoạn mạch sau đó tính CĐDĐ theo định luật Ôm.
Rtđ= R1 + (R2.Rb)/(R2+Rb)= 15+(10.30)/(10+30)=22,5Ω
Imin=U/Rtđ=4,5/22,5=0,2A