Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 11: Điện trở. Định luật Ohm - Giải SGK KHTN 9 - Kết nối tri thức

Mở đầu: Nếu lần lượt thay điện trở trong sơ đồ mạch điện ở hình bên bằng các điện trở khác nhau thì số chỉ của ampe kế có thay đổi không? Nếu thay đổi nguồn điện khác nhau thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở có thay đổi không?

Trả lời:

- Nếu lần lượt thay điện trở trong sơ đồ mạch điện ở hình bên bằng các điện trở khác nhau thì số chỉ của ampe kế có thay đổi vì điện trở khác nhau có tác dụng cản trở dòng điện khác nhau.

- Nếu thay đổi nguồn điện khác nhau thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở có thay đổi vì nguồn điện khác nhau sẽ cung cấp dòng điện có độ mạnh yếu khác nhau.

I. Điện trở

Hoạt động: Thí nghiệm tìm hiểu tính chất của điện trở

Chuẩn bị:

- Nguồn điện một chiều 12 V;

- Một bóng đèn 2,5 V;

- Ba vật dẫn là ba điện trở R1, R2, R3;

- Công tắc, các dây nối.

Tiến hành:

- Mắc điện trở R1 vào mạch điện theo sơ đồ Hình 11.1.

- Đóng công tắc, quan sát độ sáng của bóng đèn và ghi vào vở theo mẫu bảng 11.1

- Lần lượt thay điện trở R1 bằng điện trở R2 và R3, trong mỗi trường hợp hãy quan sát độ sáng của bóng đèn và ghi vào vở theo mẫu Bảng 11.1.

Thực hiện yêu cầu sau:

So sánh độ sáng của bóng đèn trong 3 trường hợp, rút ra kết luận về tính chất của điện trở.

Trả lời:

- Độ sáng của bóng đèn TH1 > bóng đèn TH2 > bóng đèn TH3. Điện trở càng lớn thì độ sáng của bóng đèn càng yếu

Câu hỏi: Trả lời câu hỏi thứ nhất nêu ở phần mở bài.

Nếu lần lượt thay điện trở trong sơ đồ mạch điện ở hình bên bằng các điện trở khác nhau thì số chỉ của ampe kế có thay đổi không? Nếu thay đổi nguồn điện khác nhau thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở có thay đổi không?

Trả lời:

- Nếu lần lượt thay điện trở trong sơ đồ mạch điện ở hình bên bằng các điện trở khác nhau thì số chỉ của ampe kế có thay đổi vì mỗi điện trở có tác dụng cản trở dòng điện khác nhau.

II. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế

Hoạt động: Thí nghiệm tìm hiểu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế

Chuẩn bị:

- Nguồn điện một chiều 12 V;

- Một ampe kế và một vôn kế;

- Vật dẫn là một điện trở;

- Công tắc, các dây nối.

Tiến hành:

- Mắc mạch điện theo sơ đồ Hình 11.2.

- Đóng khóa K, điều chỉnh biến trở để hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB lần lượt là 0 V, 3 V, 6 V, 9 V, 12 V. Ghi lại số chỉ của ampe kế mỗi lần đo vào vở theo mẫu tương tự Bảng 11.2.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét sự thay đổi cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn khi thay đổi hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn.

2. Rút ra mối quan hệ giữa cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn và hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn.

3. Hãy dự đoán giá trị của cường độ dòng điện trong các ô còn trống minh họa ở Bảng 11.2.

Trả lời:

1. Khi thay đổi hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn thì cường độ dòng điện cũng thay đổi theo. Hiệu điện thế tăng thì cường độ dòng điện cũng tăng theo.

2. Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn và hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn là: Hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn tăng thì cường độ dòng điện cũng tăng.

3. Bảng 11.2.

Hoạt động:

1. Chọn trục tung biểu diễn các giá trị của cường độ dòng điện I (A); trục hoành biểu diễn các giá trị của hiệu điện thế U (V) (Hình 11.3). Sử dụng số liệu thu được từ thí nghiệm, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I và U.

2. Nhận xét đồ thị:

- Đồ thị là đường cong hay đường thẳng?

- Đồ thị có đi qua gốc tọa độ không?

Trả lời:

2. Nhận xét đồ thị:

- Đồ thị là đường thẳng.

- Đi qua gốc tọa độ.

III. Định luật Ohm

Câu hỏi: Từ số liệu thu được ở Bảng 11.2, xác định thương số $\frac{U}{I}$ đối với mỗi lần đo. Có nhận xét gì về giá trị thương số $\frac{U}{I}$ ?

Trả lời:

Câu hỏi 1: Một bóng đèn xe máy lúc thắp sáng có điện trở 12Ω và cường độ dòng điện đi qua dây tóc bóng đèn là 0,5 A. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc bóng đèn khi đó.

Lời giải:

- Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc bóng đèn là U = I.R = 0,5.12 = 6 V.

Câu hỏi 2: Khi hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch là 2 V thì cường độ dòng điện đi qua là 0,4 A. Hỏi hiệu điện thế sẽ phải bằng bao nhiêu để cường độ dòng điện đi qua đoạn mạch là 0,8 A?

Lời giải:

Áp dụng định luật Ohm, vì cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch nên ta có:

hay => U2 = 2:0,5 = 4 V

Vậy để cường độ dòng điện đi qua đoạn mạch là 0,8 A thì hiệu điện thế phải bằng 4 V

IV. Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào kích thước và bản chất của dây dẫn

Câu hỏi 1: Có hai đoạn dây dẫn bằng đồng, dây thứ nhất có chiều dài bằng một nửa dây thứ hai, nhưng lại có tiết diện gấp đôi tiết diện của dây thứ hai. So sánh điện trở của hai dây dẫn đó.

Lời giải:

Điện trở của dây dẫn thứ nhất là: $R_{1} = ρ_{1} . \frac{l_{1}}{S_{1}}$ (1)

Điện trở của dây dẫn thứ hai là: $R_{2} = ρ_{2} . \frac{l_{2}}{S_{2}}$ (2)

Mà $ρ_{1} = ρ_{2}; l_{1} = \frac{l_{2}}{2}; S_{1} = 2 S_{2}$

Lấy $\frac{(1)}{(2)} \Leftrightarrow \frac{R_{1}}{R_{2}} = \frac{l 1}{S_{1}} . \frac{S 2}{l_{2}} = \frac{1}{4} \Rightarrow R_{2} = 4 R_{1}$

Điện trở của dây dẫn thứ hai lớn gấp 4 lần điện trở của dây dẫn thứ nhất.

Câu hỏi 2: Tính điện trở của một đoạn dây dẫn bằng đồng có chiều dài 150 m, tiết diện là 2 mm2, biết điện trở suất của đồng là 1,7.10-8 Ω.m

Lời giải:

Đổi: 2mm2 = 0,02 cm2 = 2.10-6 m2

Điện trở của dây dẫn là: R =