Định luật Ôm đối với toàn mạch à gì? Công thức tính định luật Ôm đối với toàn mạch và bài tập có lời giải chi tiết từ A -Z

Định luật Ôm đối với toàn mạch là một trong những phần kiến thức quan trọng trong chương trình Vật Lý 11. Vì vậy, các em phải nắm rõ lý thuyết và công thức để từ đó giải tốt các bài tập liên quan. Vậy định luật Ôm đối với toàn mạch là gì? Có những công thức tính toán nào? Qua bài viết này chúng tôi sẽ giúp các em nắm vững những kiến thức liên quan đến chủ đề này.

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Định luật Ôm đối với toàn mạch

Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó:

Trong đó:

E là suất điện đông của nguồn (V)
r là điện trở trong của nguồn điện
R_N là điện trở tương đương của mạch ngoài

Hiệu điện thế mạch ngoài (hay hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện):

Nhận xét định luật ôm và đoạn mạnh

Hiện tượng đoản mạch: xảy ra khi nối 2 cực của nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua có cường độ lớn và có hại.

Công của nguồn điện bằng nhiệt lượng sản ra ở mạch ngoài và mạch trong:

Hiệu suất của nguồn điện:

Các dạng toán thường gặp của định luật Ôm và toàn mạch

Câu 1. Một ấm điện có hai dây dẫn R₁ và R₂ để đun nước. Nếu dùng dây R₁ thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t₁ = 10 (phút). Còn nếu dùng dây R₂ thì nước sẽ sôi sau thời gian t₂ = 40 (phút). Nếu dùng cả hai dây mắc nối tiếp thì nước sẽ sôi sau thời gian là:

Giải:

Một ấm điện có hai dây dẫn R₁ và R₂ để đun nước, trong cả 3 trường hợp nhiệt lượng mà nước thu vào đều như nhau.

– Khi dùng dây R₁ thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t₁ = 10 (phút). Nhiệt lượng dây R₁ toả ra trong thời gian đó là:

– Khi dùng dây R₁ thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t₂ = 40 (phút). Nhiệt lượng dây R₂ toả ra trong thời gian đó là:

– Khi dùng cả hai dây mắc nối tiếp thì sẽ sôi sau thời gian t. Nhiệt lượng dây toả ra trong thời gian đó là:

với R = R₁ + R₂ ta suy ra t = t₁ + t₂ ↔ t = 50 (phút)

Câu 2. Cho một mạch điện kín gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở trong r = 3 (Ω), mạch ngoài gồm điện trở R₁ = 6 (Ω) mắc song song với một điện trở R. Để công suất tiêu thụ trên điện trở R đạt giá trị lớn nhất thì điện trở R phải có giá trị

Giải:

– Đoạn mạch gồm nguồn điện có suất điện động E = 12 (V), điện trở trong r = 3 (Ω), mạch ngoài gồm điện trở R₁ = 6 (Ω) mắc song song với một điện trở R, khi đó mạch điện có thể coi tương đương với một nguồn điện có E = 12 (V), điện trở trong r’ = r // R₁ = 2 (Ω), mạch ngoài gồm có R

– Công suất tiêu thụ trên R đạt giá trị max khi R = r’ = 2 (Ω)

Câu 3. Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì hiệu điện thế mạch ngoài

Giải:

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta có U = E – Ir với E = hằng số, khi I tăng thì U giảm.

Câu 4. Đo suất điện động của nguồn điện người ta có thể dùng cách nào sau đây?

Giải:

Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch:

khi R rất lớn thì I ≈ 0 khi đó E = U + Ir ≈ U

Mắc nguồn điện với một vôn kế có điện trở rất lớn tạo thành một mạch kín. Dựa vào số chỉ của vôn kế cho ta biết suất điện động của nguồn điện.

Câu 5. Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có thể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là:

Giải:

Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Suy ra suất điện động của nguồn điện là E = 4,5 (V).

Áp dụng công thức E = U + Ir với I = 2 (A) và U = 4 (V) ta tính được điện trở trong của nguồn điện là r = 0,25 (Ω).

Câu 6. Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện người ta có thể dùng cách nào sau đây?

Giải:

Đo được hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong hai trường hợp

giải hệ phương trình ta được E và r.

Câu 7. Theo định luật Ôm cho toàn mạch thì cường độ dòng điện cho toàn mạch:

Giải:

Theo định luật Ôm với toàn mạch ta có:

Do đó cường độ dòng điện cho toàn mạch tỉ lệ nghịch với tổng điện trở trong của nguồn và điện trở ngoài.

Câu 8. Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngoài là điện trở thì hiệu điện thế mạch ngoài

Giải:

Ta có: U_N = E – Ir do đó hiệu điện thế mạch ngoài giảm khi cường độ dòng điện trong mạch tăng.

Câu 9. Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có thể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là:

Giải:

Khi biến trở rất lớn suy ra I = 0.

Khi đó U_N = E – Ir = E = 4,5V .

Khi I = 2, U_N = 4.

⇒ r = 0,25Ω

Câu 10. Cho một mạch điện gồm một pin 1,5V có điện trở trong là 0,5Ω nối với mạch ngoài là một điện trở 2,5Ω. Cường độ dòng điện trong toàn mạch là:

Giải:

Cường độ dòng điện trong mạch là: