Vật lí 9 Bài 10 giúp các bạn học sinh có thêm nhiều gợi ý tham khảo để trả lời các câu trong sách giáo khoa trang 29, 30 và câu hỏi trong sách bài tập Vật lí 9 bài Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật.
Bạn đang đọc: Vật lí 9 Bài 10: Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật
Soạn Vật lí 9 bài 10 được biên soạn với các lời giải chi tiết, đầy đủ và chính xác bám sát chương trình sách giáo khoa gồm cả lý thuyết. Hi vọng đây sẽ là tài liệu cực kì hữu ích hỗ trợ các em học sinh lớp 9 trong quá trình giải bài tập. Ngoài ra các bạn xem thêm nhiều tài liệu khác tại chuyên mục Vật lý lớp 9.
Vật lí 9 Bài 10: Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật
- Lý thuyết Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật
- Giải bài tập Vật lí 9 trang 29, 30
- Giải SBT Vật lí 9 Bài 10
Lý thuyết Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật
1. Biến trở
– Biến trở là điện trở có thể thay đổi được trị số và có thể sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.
– Cấu tạo gồm hai bộ phận chính:
+ Con chạy hoặc tay quay
+ Cuộn dây bằng hợp kim có điện trở suất lớn
– Kí hiệu
– 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.
2. Các loại biến trở thường dùng
Có nhiều cách phân loại biến trở:
– Phân loại biến trở theo chất liệu cấu tạo:
+ Biến trở dây quấn (B, C)
+ Biến trở than (A)
– Phân loại biến trở theo bộ phận điều chỉnh:
+ Biến trở con chạy (B)
+ Biến trở tay quay (A, C)
3. Các điện trở thường dùng trong kĩ thuật
a) 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).
b) 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
Cách tính toán giá trị điện trở:
+ Đối với điện trở 4 vạch màu:
- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở
+ Đối với điện trở 5 vạch màu:
- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ:
– Điện trở ở vị trí bên trái có giá trị được tính như sau: R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.
– Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau: R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3. Vòng màu cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ.
– Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau: R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ bởi vì xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, và tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, và nâu tương ứng với sai số 1%. Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C.
Giải bài tập Vật lí 9 trang 29, 30
Bài 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 lỏi 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?
Gợi ý đáp án
Trong trường hợp trên, 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.
Bài C3 (trang 29 SGK Vật lí 9)
Biến trở được mắc nốì tiếp vào mạch điện, chẳng hạn với hai điểm A và N của các biến trở ở hình 10.la và b. Khi đó nếu dịch chuyển con chạy hoặc tay quay c thì điện trở của mạch có thay đổi không? Vì sao?
Gợi ý đáp án
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.
Bài 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.
Gợi ý đáp án
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.
Bài C5 (trang 29 SGK Vật lí 9)
Vẽ sơ đồ mạch điện như hình 10.3 (SGK).
Gợi ý đáp án
Sơ đồ của mạch điện như hình 10.1.
Bài 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 điện cho 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?
Gợi ý đáp án
+ 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.
Bài 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 (1MΩ = 106Ω ). 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.
Gợi ý đáp án
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 nên khi S rất nhỏ thì R rất lớn, có thể lên đến cỡ MΩ
Bài 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).
Gợi ý đáp án
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 xuất, 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 ký hiệu bằng 4 vòng màu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu
* Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu:
Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có màu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này.
– Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3
– Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị
– Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.
– Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 (mũ vòng 3)
– Có thể tính vòng số 3 là số con số không “0” thêm vào
– Màu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm.
*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
Bài 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
Gợi ý đáp án
Ví dụ đọc trị số điện trở như hình vẽ sau:
R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ
Bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.
Bài C10 (trang 30 SGK Vật lí 9)
Một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất là 20Ω. Dây điện trở của biến trở là dây hợp kim nicrom có tiết diện 0,5mm 2 và được quấn đều chung quanh một lỏi sứ tròn đường kính 2cm. Tính số vòng dây của biến trở này.
Gợi ý đáp án
Ta có: 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: = 20.0,5.10-6/(1,1.10-6) = 9,09m
Vì dây được quấn đều chung quanh một lỏi sứ tròn đường kính d = 2cm = 0,02m nên một vòng quấn sẽ chiếm một chiều dài bằng chu vi của lỏi: C = π.d (lấy π = 3,14)
Số vòng dây của biến trở là:
Giải SBT Vật lí 9 Bài 10
Bài 10.1
Cần làm một biến trở có điện trở lớn nhất làm 30Ω bằng dây dẫn Nikêlin có điện trở suất là 0,40.10-6Ω.m và tiết diện 0,5mm2. Tính chiều dài của dây dẫn.
Lời giải:
Chiều dài của dây dẫn là:
Bài 10.2
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 có chiều dài 50m. Tính tiết diện của dây dẫn dùng để làm biến trở.
Lời giải:
a) Ý nghĩa của hai số ghi:
+) 50Ω – điện trở lớn nhất của biến trở;
+) 2,5A – cường độ dòng điện lớn nhất mà biến trở chịu được.
b) Hiệu điện thế lớn nhất được đặt lên hai đầu cuộn dây của biến trở là:
Umax = Imax × Rmax = 2,5 × 50 = 125V.
c) Tiết diện của dây là:
S = ρl/R = 1,1.10-6 × 50/50 = 1,1.10-6 m2 = 1,1mm2.
Bài 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 0,6mm2 và gồm 500 vòng quấn thành một lớp 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 cảu biến trở là 67V. Hỏi biến trở này chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là bao nhiêu?
Lời giải:
a) Điện trở lớn nhất của biến trở là:
b) Biến trở chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là:
Bài 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 đúng?
A. Đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu M
B. Đèn sáng yếu đi khi chuyển con chạy của biến trở về đầu M
C. Đèn sáng mạnh lên khi di chuyển con chạy của biến trở về đầu N
D. Cả ba câu trên đều không đúng
Lời giải:
Chọn A. Đèn sáng mạnh lên khi chuyển con chạy của biến trở về đầu M. Vì dòng điện có chiều đi từ cực (+) qua dây dẫn qua các thiết bị rồi về cực (-) nên ở đầu M khi con chạy chưa dịch chuyển chiều dài chưa thay đổi thì điện trở là nhỏ nhất nên đèn sáng nhất.
Bài 10.5
Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 2,5V và cường độ dòng điện dịnh 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 biến trở?
Lời giải:
a) Phải mắc nối tiếp bóng đèn và biến trở với nhau. Sơ đồ mạch như hình 10.2.
b)
Mạch gồm đèn nối tiếp với biến trở
I= I_{đèn}=I_{bt}” width=”127″ height=”18″ data-type=”0″ data-latex=”=> I= I_{đèn}=I_{bt}” data-src=”https://tex.vdoc.vn/?tex=%3D%3E%20I%3D%20I_%7B%C4%91%C3%A8n%7D%3DI_%7Bbt%7D”>
Đèn sáng bình thường khi biến trở có điện trở là:
c) Số phần trăm (%) vòng dây của biến trở có dòng điện chạy qua là:
Bài 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?
Lời giải:
a) Điện trở của biến trở là:
b) Ta có:
Mạch gồm biến trở nối tiếp với điện trở R,
Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R và biến trở khi đó là:
Để vôn kế chỉ 4,5V, điện trở của biến trở khi đó phải là:
Bài 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 đầu N thì số chỉ của ampe kế sẽ thay đổi như thế nào?
A. Giảm dần đi
B. Tăng dần lên.
C. Không thay đổi.
D. Lúc đầu giảm dần đi, sau đó tăng dần lên.
Lời giải:
Chọn A. Giảm dần đi
Chiều dòng điện đi từ cực (+) qua dây dẫn, thiết bị điện rồi về cực (-) của nguồn điện. Khi con chạy tiến dần về đầu N chiều dài của biến trở tăng dần làm cho điện trở của dây dẫn tăng dần, khi U không đổi thì số chỉ của ampe kế tỉ lệ nghịch với điện trở nên nó sẽ giảm dần đi.
