Bài giảng Vật lý Lớp 9 - Bài 7: Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài, tiết diện dây dẫn

 VËt lÝ 9BÀI 7SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO CHIỀU DÀI, TIẾT DIỆN DÂY DẪNI. XÁC ĐỊNH SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ DÂY DẪN VÀO MỘT TRONG NHỮNG YẾU TỐ KHÁC NHAU 1. Các cuộn dây dẫn ở hình 7.1 có những điểm nào khác nhau?Dây nhômDây hợp kimDây đồng Điện trở của dây dẫn phụ thuộc: - Vật liệu - Chiều dài - Tiết diệnVật liệu làm dây Tiết diện SChiều dài 2. Để xác định điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chiều dài thì thay đổi đại lượng nào? Giữ không đổi đại lượng nào?Cùng tiết diện SCùng vật liệu làm dâyl1l2 Trả lời: Để xác định điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chiều dài dây thì thay đổi chiều dài, còn tiết diện dây và vật liệu làm dây dẫn phải như nhau (giữ nguyên). Tương tự như thế với các trương hợp còn lại (tiết diện, vật liệu). II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO CHIỀU DÀI DÂY DẪN Đo điện trở của dây dẫn có chiều dài l, 2l, 3l nhưng có tiết diện như nhau và được làm từ cùng loại vật liệu. So sánh các giá trị điện trở tìm ra mối quan hệ điện trở và chiều dài dây dẫn.1. Dự kiến cách làm C1: Một dây dẫn dài l có điện trở R. Nếu cho rằng dây dẫn cùng loại đó dài 2l là gồm hai dây dẫn dài l được mắc nối tiếp với nhau thì hãy dự đoán xem dây dẫn này có điện trở là bao nhiêu? Tương tự như thế một dây dẫn có chiều dài 3l sẽ có điện trở là bao nhiêu?Trả lời: Dây dẫn dài 2l có điện trở 2R, dây dẫn dài 3l có điện trở 3R.23KAB6V0,5011,5A+-AK5320146V-+(1)2. Thí nghiệm kiểm tra Hình a. KAB6V0,5011,5A+-AK5320146V-+(2)2. Thí nghiệm kiểm tra: Hình b. (1)KAB6V0,5011,5A+-AK5320146V-+(1)(2)(3)2. Thí nghiệm kiểm tra: Hình c. 2. Thí nghiệm kiểm tra: KQ đoLần TNHiệu điên thế (V)Cường độ dòng điện (A)Điện trở dây dẫn (Ω)Với dây dẫn dài lU1 = 6I1 = 1,5R1 = 4Với dây dẫn dài 2lU2 = 6I2 = 0,75R2 = 8Với dây dẫn dài 3lU3 = 6I3 = 0,5R3 = 12Ghi kết quả vào bảng 1 ? Từ kết quả thí nghiệm, hãy cho biết dự đoán đã nêu trên (C1) là đúng hay sai? ? Hãy rút ra kết luận về sự phụ thuộc của R vào l?3. Kết luận: R tỉ lệ thuận với l.III. Dự đoán sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn:1. Có các dây dẫn làm từ cùng một vật liệu (đồng), cùng chiều dài l và có tiết diện S nên có điện trở R như nhau.Mắc vào mạch điện như sơ đồ hình 8.1RRRRRRR1 = RlR2lR3lh.ah.bh.cC1Điện trở tương đương của hình a là R. Tính điện trở tương đương của hình b và hình cIII. Dự đoán sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn:R1lh.aR2lh.bR3lh.cR1 = RĐiện trở tương đương R2Điện trở tương đương R32. Nếu các dây dẫn trong h.b và h.c chập sát vào nhau, coi rằng chúng trở thành các dây dẫn có tiết diện 2S và 3SR2lh.bR3lh.cC2- Nếu dây dẫn có tiết diện 2S và 3S có điện trở tương ứng là R2 và R3 như đã tính ở trên . Dự đoán khi tiết diện của dây dẫn thay đổi thì điện trở của dây dẫn sẽ thay đổi như thế nào?Đối với dây dẫn có cùng chiều dài và làm từ cùng một loại vật liệu, nếu tiết diện của dây lớn bao nhiêu lần thì điện trở của nó nhỏ đi bấy nhiêu lần và ngược lạiIV. Thí nghiệm kiểm tra:1. Mắc dây dẫn có tiết diện S1 như sơ đồ mạch điện hình 8.3. Đóng công tắc, đọc và ghi các giá trị đo được vào bảng 1I1U1 Kết quả đoLần TN HĐT (V) ĐDĐ (A)Đ Trở (Ω) DD tiết diện S1 DD tiết diện S22. Thay dây dẫn có tiết diện S2 = 2. S1 có cùng chiều dài, cùng vật liệu S2R2I2U2R1R2KAB6V0,5011,5A+-AK5320146V-+R1=U1/I1= 6/0,5= 12ômS1 - R1 Thí nghiệm với dây có tiết diện S1KAB6V0,5011,5A+-AK5320146V-+R1=U1/I1= 6/1= 6ômS2 - R2 Thí nghiệm với dây có tiết diện S2 Kết quả đoLần TN HĐT (V) CĐDĐ (A)Đ Trở (Ω) DD tiết diện S1U1 = 6VI1 = 0,5R1 = 12 DD tiết diện S2U2 = 6VI2 = 1,0R2 = 6* Kết luận: Điện trở của dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn? Từ bảng kết quả TN hãy chứng minh: Ghi kết quả vào bảng 1 III. VẬN DỤNGC2: Mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế không đổi bằng dây dẫn ngắn thì bóng đèn sáng bình thường, nhưng nếu thay bằng dây dẫn khá dài có cùng tiết diện và được làm cùng từ loại vật liệu thì đèn sáng yếu hơn. Hãy giải thích tại sao? Khi giữ HĐT không đổi, nếu mắc đèn vào HĐT này vào dây dẫn dài thì điện trở của đoạn mạch càng lớn. Theo định luật Ôm, cường độ dòng điện chạy qua đèn càng nhỏ và đèn sáng yếu hơn Trả lờiHình minh hoạ C3: Khi đặt hiệu điện thế 6V vào hai đầu một cuộn dây dẫn thì dòng điện chạy qua nó có cường độ 0,3A. Tính chiều dài của dây dẫn dùng để cuốn cuộn dây này, biết rằng dây dẫn loại này nếu dài 4 m thì có điện trở là 2Ω. Tóm tắt U = 6VI = 0,3Al1 = 4mR1 = 2 ΩBài giải Điện trở của dây là: Chiều dài của dây là: C4: Hai đoạn dây dẫn có cùng tiết diện và làm cùng loại vật liệu, có chiều dài l1 và l2 . Lần lượt đặt cùng HĐT vào hai đầu mỗi đoạn dây này thì dòng điện chạy qua chúng có dòng điện tương ứng là I1 và I2 . Biết I1 = 0,25I2 , hỏi l1 gấp bao nhiêu lần l2 ?Tóm tắt I1 = 0,25I2Bài giải So sánh l1; l2 ?Mà điện trở dây tỉ lệ thuận với chiều dàiTừ hệ thức:Một số hình ảnh về tiết diện lớn nhỏ khác nhau của dây dẫnCó thể em chưa biết Mỗi đường dây tải trong hệ thống đường dây tải điện 500kV của nước ta gồm 4 dây mắc song song với nhau. Mỗi dây này có tiết diện 373mm2, do dó có thể coi rằng mỗi đường dây tải có tiết diện tổng cộng là 373mm2 x 4 = 1492mm2 . Điều này làm giảm điện trở của đường dây tải điện.Chân dung một số nhà bác học liên quan đến kiến thức Vật lý lớp 9Andre_Marie_AmpeMichael_FaradayH_C_OerstedvoltaGeorg_Simon_OhmHeinrich Lenz James Prescott JouleBÀI TẬP Bài 7.1: Hai dây dẫn bằng nhôm có cùng tiết diện, một dây dài 2m có điện trở R1 và dây kia dài 6m có điện trở R2. Tính tỉ số R1/R2.Cho biếtTừ mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với độ dài của dây dẫn ta có:Bài giải Bài 7.2: Một dây dẫn dài 120m được dùng đế quấn thành một cuộn dây. Khi đặt hiệu điện thế 30V vào hai đầu cuộn dây này thì cường độ dòng điện chạy qua nó là 125mA.a. Tính điện trở của cuộn dây.b. Mỗi đoạn dài 1m của dây dẫn này có điện trở là bao nhiêu?a. Điện trở của cuộn dây: I= U/R=>R = U/I = 30/0,125 = 240(Ω)b. Mỗi mét của dây dẫn này có điện trở là r = R/l = 240/120 = 2(Ω)Cho biếtl = 120mU = 30VI = 125mA = 0,125Aa. R = ?b. l1 = 1mr = ?Bài giải Bài 7.3. Hình 7.1 biểu diễn một đoạn dây dẫn AB đồng chất, tiết diện đều, hai điểm M và N chia dây dẫn AB thành ba đoạn dài bằng nhau: AM=MN=NB. Cho dòng điện cường độ I chạy qua dây dẫn này.a. Hãy cho biết hiệu điện thế UAB bằng bao nhiêu lần hiệu điện thế UMN.b. Hãy so sánh hiệu điện thế UAN và UMB.Cho biết:Dây dẫn AB chia ra thành: AM=MN=NBa. UAB = ? UMN b. So sánh:UAN và UMBb. Từ hình vẽ ta có: AN = AM + MN = MN + NB = MB Bài giải a. Từ hình vẽ ta có:III. Vận dụng:Ta có:C3 Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 2 mm2 , dây thứ hai có tiết diện 6 mm2. Hãy so sánh điện trở của hai dây này.TLC3 Điện trở của dây thứ nhất gấp ba lần điện trở của dây thứ hai.I. Dự đoán sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn:II. Thí nghiệm kiểm tra:II. Thí nghiệm kiểm tra:III. Vận dụng:Ta có:ÞC4 Hai dây nhôm có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện 0,5 mm2 và có điện trở R1= 5,5 ôm. Hỏi dây thứ hai có tiết diện 2,5 mm2 thì có điện trở R2 bằng bao nhiêu ?Bài tập 1: Hai đoạn dây bằng đồng cùng chiều dài có tiết diện và điện trở tương ứng là S1, R1 và S2, R2. Hệ thức nào dưới đây đúng?D. Cả ba hệ thức đều saiB. S1/R1 = S2/R2A. S1.R1 = S2.R2C. R1.R2 = S1.S2Trả lời. Đáp án đúng: ABài 8. Tiết 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện của dây dẫn Hai dây dẫn bằng đồng có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện S1= 5mm2 và điện trở R1= 8,5 ôm. Dây thứ hai có tiết diện S2= 0,5 mm2. Tính điện trở R2?* Bài tập 2: Bài 8. Tiết 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện của dây dẫnHƯỚNG DẪN VỀ NHÀ+ Học thuộc ghi nhớ. + Đọc có thể em chưa biết.+ Làm bài tập 7.1; 7.4 - trang 10;11 - SBT KIỂM TRA BÀI CŨ Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. Biết R1 = 10Ω, R2 = 15Ω và R3 = 25Ω. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UAC = 60V.a. Tính cường độ dòng điện trong mạch.b. Tìm hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trởTóm tắt:R1 nt R2 nt R3 R1 = 10ΩR2 = 15Ω R3 = 25ΩUAC = 60Va. Itoàn mạch = ?b. U1 = ? U2 = ? U3= ?..ACR3R2R1Bài giảia. Điện trở tương đương của đoạn mạch là:Rtđ = R1+ R2+ R3 = 10 +15 +25 = 50 (Ω)Cường độ dòng điện trong mạch chính là:b. Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở là: U1 = I1.R1 = 1,2.10 =12 (V)U2 = I2 . R2 = 1,2.15 = 18 (V)U3 = I3.R3 =1,2. 25 = 30 (V)