BÀI 15: ĐIỆN TRỞ, TỤ ĐIỆN VÀ CUỘN CẢM

KHỞI ĐỘNG:

CH: Quan sát và cho biết bảng mạch trong Hình 15.1 sử dụng những linh kiện gì?

Gợi ý đáp án:

1, 3: Tụ điện 

2: Điện trở

4: Cuộn cảm

I. ĐIỆN TRỞ

KHÁM PHÁ

CH: Quan sát sơ đồ mạch điện Hình 15.2 và cho biết:

1. Nếu muốn phân chia điện áp trong mạch để điện áp tại điểm A được thiết lập là 3 V thì biến trở V_R phải có giá trị bằng bao nhiêu?

2. Nếu tăng giá trị của biến trở V_R thì dòng điện chạy trong mạch tăng hay giảm?

Gợi ý đáp án:

1. Gọi điện áp tại điểm A (là V_A) ta có:  

Mà

• Để V_A = 3 (V) ta có:
• 

2. Khi tăng giá trị biến trở V_R thì dòng điện chạy trong mạch giảm

LUYỆN TẬP

CH1: Đọc giá trị của các điện trở trên hình 15.4

Gợi ý đáp án:

a) 6700 1%

b) 56 10%

c) 20 1%

d) 2400000 10%

CH2: Cho các điện trở như hình 15.5a. Hãy chọn ra những điện trở mà có kí hiệu như trên hình 15.5b.

Gợi ý đáp án:

Những điện trở có kí hiệu như hình 15.5b là: (2), (3), (4)

II. TỤ ĐIỆN

KHÁM PHÁ

CH: Trên Hình 15.6, một bóng đèn Đ có điện áp định mức là 12 V được mắc vào nguồn điện một chiều U = 12 V (Hình 15.6a) và nguồn điện áp xoay chiều u có giá trị hiệu dụng U₀ = 12 V, tần số 50 Hz (Hình 15.6b). Tụ điện C có điện dung 22 µF.

Xác định trạng thái của bóng đèn Đ trong hai trường hợp trên. Từ đó, giải thích và cho biết công dụng của tụ điện C trong mạch điện.

Gợi ý đáp án:

a) Trong trường hợp đầu tiên (Hình 15.6a), khi bóng đèn Đ được mắc vào nguồn điện một chiều U = 12 V, nếu điện áp định mức của bóng đèn là 12 V, và điện áp cung cấp cũng là 12 V, thì bóng đèn sẽ sáng bình thường vì điện áp đủ để kích hoạt nó.

b) Trong trường hợp thứ hai (Hình 15.6b), khi bóng đèn Đ được mắc vào nguồn điện áp xoay chiều u có giá trị hiệu dụng U0 = 12 V và tần số 50 Hz, điều này có thể tạo ra hiện tượng nhấp nháy hoặc không sáng tùy thuộc vào tần số của nguồn điện xoay chiều và tính chất của bóng đèn. Nếu tần số này quá thấp so với tần số tối đa mà bóng đèn có thể chịu đựng, bóng đèn có thể nhấp nháy hoặc không sáng. Trong trường hợp này, nếu bóng đèn không sáng, nó có thể là do điện áp xoay chiều thay đổi quá nhanh so với khả năng phản ứng của bóng đèn.

• Tụ điện C có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất của mạch điện trong trường hợp nguồn điện là nguồn điện xoay chiều. Tụ điện có khả năng lưu trữ điện năng và cung cấp năng lượng khi nguồn điện không cung cấp điện áp đủ để kích hoạt bóng đèn. Khi điện áp từ nguồn điện tăng lên, tụ điện sẽ được sạc và lưu trữ năng lượng, sau đó tụ sẽ cung cấp năng lượng này cho bóng đèn khi điện áp từ nguồn điện giảm. Điều này giúp giữ cho điện áp đến bóng đèn ổn định và ngăn chặn hiện tượng nhấp nháy hoặc không sáng của bóng đèn trong mạch điện.

LUYỆN TẬP

CH1: Hãy đọc và cho biết ý nghĩa của các thông số ghi trên tụ điện ở Hình 15.8.

Gợi ý đáp án:

a) Tụ đầu tiên có điện áp định mức là 10V, giá trị điện dung là 1000

Tụ điện thứ hai có điện áp định mức là 10V, giá trị điện dung là 470

b) Tụ điện có điện áp định mức là 2000V, giá trị điện dung là 1000 pF

c) Tụ điện có giá trị điện dung là 100000 pF

CH2: Cho các tụ điện như trên Hình 15.9a. Hãy chọn ra trong số các tụ điện này tụ nào có kí hiệu như trên Hình 15.9b?

Gợi ý đáp án:

Tụ điện có kí hiệu như hình 15.9b là: (2), (5)

III. CUỘN CẢM

KHÁM PHÁ

CH: Trên Hình 15.10, một bóng đèn Đ có điện áp định mức 12 V được mắc vào nguồn điện một chiều U = 12 V (Hình 15.10a) và nguồn điện xoay chiều cao tần có giá trị hiệu dụng U₀ = 12 V và tần số 1 MHz (Hình 15.10b).

Cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 2 mH.

Xác định trạng thái của bóng đèn Đ trong hai trường hợp trên. Từ đó, giải thích và cho biết công dụng của cuộn cảm L trong mạch điện.

Gợi ý đáp án:

Trường hợp 1: Bóng đèn Đ mắc vào nguồn điện một chiều U = 12 V (Hình 15.10a)

+ Bóng đèn Đ có điện áp định mức là 12 V, nghĩa là bóng đèn sẽ hoạt động bình thường khi được cung cấp điện áp 12 V.

+ Nguồn điện một chiều U = 12 V cung cấp điện áp đúng với điện áp định mức của bóng đèn.

+ Do đó, bóng đèn Đ sẽ sáng khi được mắc vào nguồn điện một chiều U = 12 V.

Giải thích:

+ Khi bóng đèn Đ được mắc vào nguồn điện một chiều U = 12 V, dòng điện sẽ chạy qua bóng đèn, làm cho dây tóc của bóng đèn nóng lên và phát sáng.

+ Độ sáng của bóng đèn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn.

Trường hợp 2: Bóng đèn Đ mắc vào nguồn điện xoay chiều cao tần có giá trị hiệu dụng U0 = 12 V và tần số 1 MHz (Hình 15.10b)

+ Bóng đèn Đ có điện áp định mức là 12 V, nghĩa là bóng đèn sẽ hoạt động bình thường khi được cung cấp điện áp 12 V.

+ Nguồn điện xoay chiều cao tần có giá trị hiệu dụng U0 = 12 V, nghĩa là giá trị trung bình của điện áp xoay chiều là 0 V.

+ Do đó, bóng đèn Đ sẽ không sáng khi được mắc vào nguồn điện xoay chiều cao tần có giá trị hiệu dụng U0 = 12 V và tần số 1 MHz.

Giải thích:

+ Bóng đèn Đ là loại bóng đèn đốt tóc, hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển hóa điện năng thành quang năng.

+ Để bóng đèn Đ sáng, cần phải cung cấp cho bóng đèn một điện áp ổn định.

+ Nguồn điện xoay chiều cao tần có giá trị hiệu dụng U0 = 12 V nhưng giá trị trung bình của điện áp xoay chiều là 0 V, nghĩa là điện áp cung cấp cho bóng đèn Đ liên tục thay đổi theo thời gian với tần số rất cao (1 MHz).

+ Dây tóc của bóng đèn Đ chỉ phát sáng khi được cung cấp điện áp dương, do đó bóng đèn Đ sẽ không sáng khi được mắc vào nguồn điện xoay chiều cao tần.

Công dụng cuộn cảm L trong mạch điện:

+ Cuộn cảm L được sử dụng trong mạch điện để giảm thiểu sự dao động của dòng điện. 

+ Khi có nguồn điện cung cấp cho mạch điện, dòng điện sẽ tăng dần theo thời gian. Cuộn cảm L sẽ chống lại sự tăng dần của dòng điện, giúp cho dòng điện trong mạch điện tăng lên từ từ và ổn định hơn. 

•   Nhờ đó, bóng đèn Đ sẽ sáng ổn định hơn và ít bị nhấp nháy hơn.

LUYỆN TẬP

CH1: Đọc giá trị hệ số điện cảm của các cuộn cảm có trong hình 15.12 sau đây

Gợi ý đáp án:

a) Giá trị hệ số điện cảm của cuộn cảm là: 10

b) 220H + 10%

CH2: Quan sát hình 15.13 và cho biết linh kiện nào là cuộn cảm?

Gợi ý đáp án:

Các linh kiện là cuộn cảm: a, b, c, e, g