Bài 9: Đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song

A. Hoạt động khởi động

1. Trong đoạn mạch nối tiếp gồm hai điện trở (Hình 9.1).

a, Cường độ dòng điện có thay đổi không khi dòng điện chạy qua điện trở R1 và R2?

b, Độ lớn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có quan hệ như thế nào với hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện thành phần R1 và R2?

c, Giá trị điện trở của đoạn mạch DB  có quan hệ như thế nào với giá trị các điện trở thành phần R1 và R2? 

2. Trong đoạn mạch song song có hai điện trở (hình 9.2).

a, Độ lớn cường độ dòng điện trong mạch chính có quan hệ như thế nào với cường độ dòng điện trong mạch rẽ có điện trở R1 và R2?

b, Độ lớn của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có quan hệ như thế nào với độ lớn hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở R1 và R2?

c, Giá trị điện trở của toàn mạch có quan hệ thế nào với giá trị các điện trở R1 và R2?

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Đoạn mạch nối tiếp

1. Cường độ dòng điện trong mạch nối tiếp

Từ hình 9.1 hãy cho biết để khảo sát xem độ lớn của cường độ dòng điện có thay đổi không khi chạy qua từng điện trở R₁ và R₂ mắc nối tiếp thì cần mắc ampe kế ở những vị trí nào? Trả lời câu hỏi bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Theo quy ước ở mạch ngoài, chiều dòng điện chạy từ cực (+) của nguồn điện qua vật dẫn đến cực (-) của nguồn điện. Vậy, để đo cường độ dòng điện được gọi là "chưa đi qua điện trở nào", cần lắp ampe kế ở vị trí .................... hoặc .................... Để đo cường độ dòng điện đã chạy qua R₁ thì cần lắp ampe kế ở vị trí .............. Để đo cường độ dòng điện đã chạy qua R₂ thì lắp ampe kế ở vị trí ................

Rút ra kết luận bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau :

Độ lớn của cường độ dòng điện ..................... khi dòng điện chạy qua từng điện trở R₁ và R₂. Cường độ dòng điện trong mạch mắc nối tiếp có giá trị  .................... ở mọi điểm. 

I = ....... = .........

2. Hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp

Từ hình 9.1, cho biết để khảo sát xem độ lớn của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có quan hệ như thế nào với hiệu điện thế giữa hai đầu từng điện trở R1, R2 thì cần làm như thế nào? Trả lời bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Trước hết cần đo hiệu điện thế giữa hai đầu .................... và hiệu điện thế giữa hai đầu ............. Sau đó so sánh chúng với nhau.

Rút ra kết luận trả lời câu hỏi 1b bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch ..................................... hiệu điện thế U₁ và U₂ giữa hai đầu từng điện trở R1 và R2:

U = ...........................

3. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp.

Để xác định điện trở của toàn mạch ở hình 9.1, không thể sử dụng ôm kế để đo giá trị điện trở đang lắp trong mạch điện. Vậy bằng cách nào có thể xác định được điện trở của đoạn mạch nối tiếp hai điện trở R₁ và R₂?

a, Chứng minh công thức tính điện trở của đoạn mạch nối tiếp (được gọi là điện trở tương đương R_tđ của đoạn mạch mắc nối tiếp) gồm hai điện trở R₁ và R₂:

R_tđ = R₁ + R₂

b, Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng công thức R_tđ = R₁ + R₂ bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Mắc mạch điện như sơ đồ hình 9.3, trong đó R₁, R₂, và U_AB đã biết. Giữ giá trị U_AB ...................., đo I_AB; sau đó ...................R₁, R₂ bằng điện trở tương đương R_tđ, đo I'_AB. So sánh I'_AB với I_AB.

II. Đoạn mạch song song

1. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch song song

Từ hình 9.2, cho biết để khảo sát xem độ lớn của cường độ dòng điện trong mạch chính có quan hệ như thế nào với cường độ dòng điện chạy trong mạch rẽ có điện trở R1, R2 thì cần lắp ampe kế ở những vị trí nào? Trả lời câu hỏi bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Để đo cường độ dòng điện trong mạch chính, cần lắp ampe kế ở vị trí ............. Để đo cường độ dòng điện chạy qua R₁ thì lắp ampe kế ở vị trí ......... Để đo cường độ dòng điện chạy qua R₂ thì cần lắp ampe kế ở vị trí ............

Rút ra kết luận câu hỏi 2a) bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Độ lớn của cường độ dòng điện trong mạch chính I bằng .............. độ lớn cường độ dòng điện I₁ chạy trong mạch có điện trở R₁ và độ lớn cường độ dòng điện I₂ chạy trong mạch có điện trở R₂.

I = ............... + ...................

2. Hiệu điện thế trong đoạn mạch song song

Từ hình 9.2 cho biết để khảo sát xem độ lớn của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có quan hệ như thế nào với hiệu điện thế giữa hai đầu từng điện trở R1 và R2 thì cần làm như thế nào? Trả lời câu hỏi bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Trước hết cần đo hiệu điện thế giữa hai đầu ........................... và hiệu điện thế giữa hai đầu ............................... Sau đó so sánh chúng với nhau.

Rút ra kết luận câu hỏi 2b) bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau: 

Độ lớn của hiệu điện thế U₁ giữa hai đầu điện trở R₁ ................... độ lớn của hiệu điện thế U₂ giữa hai đầu điện trở R₂ và cũng ................ hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch:

U = .............. + ................... 

3. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

Để xác định điện trở của toàn đoạn mạch ở hình 9.2, không thể sử dụng ôm kế để đo giá trị điện trở đang lắp trong mạch điện. Vậy bằng cách nào có thể xác định được điện trở của đoạn mạch song song gồm hai điện trở R1 và R2?

a, Công thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch song song gồm 2 điện trở.

Chứng minh công thức tính điện trở của đoạn mạch song song  gồm hai điện trở R1 và R2:

$R_{td}= \frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}+R_{2}}$

b, Thí nghiệm kiểm chứng

Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng công thức trên bằng cách điền các từ thích hợp vào chỗ trống ở đoạn văn sau:

Mắc mạch điện theo sơ đồ hình 9.4, trong đó R₁, R₂, và U_AB đã biết. Giữ giá trị U_AB .................., đo I_AB; sau đó .................. R₁, R₂ bằng điện trở tương đương, đo I'_AB. So sánh I'_AB với I_AB.

C. Hoạt động luyện tập

1. Mạch nối tiếp, mạch song song là mạch như thế nào?

2. Viết biểu thức về mối quan hệ giữa các cường độ dòng điện, các hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song.

4. Chứng minh:

a, Đối với đoạn mạch nối tiếp hai điện trở R1 và R2, hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó.

$\frac{U_{1}}{U_{2}}= \frac{R_{1}}{R_{2}}$

b, Đối với đoạn mạch song song gồm hai điện trở R1 và R2, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó.

$\frac{I_{1}}{I_{2}}= \frac{R_{2}}{R_{1}}$

5. Ở hình 9.3 và 9.4 giả sử các điện trở đều có giá trị 20 ôm. Mắc nối tiếp thêm một điện trở có cùng giá trị vào mạch điện hình 9.3 và mắc song song thêm một điện trở có cùng giá trị vào hình 9.4. Tính điện trở tương đương của từng mạch điện mới gồm ba điện trở.

D. Hoạt động vận dụng 

1. Ở hai mạch điện 9.3 và 9.4 nếu một trong hai điện trở bị đứt thì sẽ có hiện tượng gì xảy ra? Tại sao?

2. Ở hình 9.5 điện trở đèn 1 gấp đôi điện trở đèn 2.

a, Cường độ dòng điện chạy qua từng bóng đèn có bằng nhau không? Vì sao?

b, Khi tháo một bóng đèn khỏi mạch, cường độ dòng điện chạy qua đèn còn lại thay đổi như thế nào? Tại sao? Trong thực tế hiện tượng này xảy ra ở tình huống nào?

c, Khi dây dẫn vào hai đầu dây tóc của một trong hai đèn bị chập, có hiện tượng gì xảy ra?

E. Hoạt động tìm tòi mở rộng

1. Khi mắc ampe kế vào mạch điện để đo cường độ dòng điện liệu có ảnh hưởng đến kết quả đo giá trị cường độ dòng điện không? Tại sao?

2. Ở mạch điện trong gia đình, tại sao khi một dụng cụ điện đột nhiên ngừng hoạt động nhưng các dụng cụ khác vẫn hoạt động bình thường?