Cho mạch điện như hình vẽ.
Biết E 1 = 9 V ; E 2 = 6 V ; r 1 = 1 , 2 Ω ; r 2 = 0 , 8 Ω ; R 1 = 3 Ω ; R 2 = 8 Ω ; R 3 = 2 Ω ; R 4 là biến trở; đèn Đ loại 6 V - 3 W ; điện trở của ampe kế không đáng kể; điện trở của vôn kế vô cùng lớn.
a) Khi R 4 = 3 Ω . Xác định số chỉ của ampe và vôn kế. Nếu mắc vào giữa hai điểm M và N một tụ điện có điện dung C = 6 μ F thì tụ điện tích được điện tích bằng bao nhiêu?
b) Điều chỉnh biến trở R 4 để đèn Đ sáng bình thường. Tính R 4 khi đó.
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 = 9 + 6 = 15 ( V ) ; r b = r 1 + r 2 = 1 , 2 + 0 , 8 = 2 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Ñ 2 P Ñ = 6 2 3 = 12 ( Ω ) ; I đ m = P Ñ U Ñ = 3 6 = 0 , 5 ( A ) .
Mạch ngoài có: R 1 n t ( ( R Đ n t R 2 ) / / ( R 3 n t R 4 ) )
a) Khi R 4 = 3 Ω
R Đ 2 = R Đ + R 2 = 12 + 8 = 20 ( Ω ) ; R 34 = R 3 + R 4 = 2 + 3 = 5 ( Ω ) ; R Đ 234 = R Ñ 2 . R 34 R Ñ 2 + R 34 = 20.5 20 + 5 = 4 ( Ω )
⇒ R N = R 1 + R Đ 234 = 3 + 4 = 7 ( Ω ) ; I A = I 1 = I Đ 234 = I = E b R N + r b = 15 7 + 2 = 5 3 ) A ) ; U V = U A B = U Đ 234 = I Đ 234 . R Đ 234 = 5 3 . 4 = 20 3 ( V ) . I Đ 2 = I Đ = I 2 = U A B R Ñ 2 = 20 3 20 = 1 3 ( A ) ; I 34 = I 3 = I 4 = U A B R 34 = 20 3 5 = 4 3 ( A ) ; U M N = V M - V N = V M - V A + V A - V N = U A N - U A M = I 3 . R 3 - I Đ . R Đ = 4 3 . 2 - 1 3 . 12 = - 4 3 ( V ) ⇒ U N M = 4 3 ( V ) ; q = C . U N M = 6 . 10 - 6 . 4 3 = 8 . 10 - 6 ( C ) .
b) Tính R 4 để đèn sáng bình thường
Ta có:
R N = R 1 + R Đ 234 = R 1 + R Ñ 2 . R 34 R Ñ 2 + R 34 = 3 + 20. ( 2 + R 4 ) 20 + 2 + R 4 = 106 + 23. R 4 22 + R 4 I = I đ m + I ñ m . R Ñ 2 R 3 + R 4 = E b R N + r b ⇒ 0 , 5 + 0 , 5.20 2 + R 4 = 15 106 + 23. R 4 22 + R 4 + 2 ⇒ R 4 = 18 Ω
