Bài tập: Chương 2: Điện – Điện tử cơ bản

Bài tập: Chương 2 – Điện – Điện tử cơ bản

Giới thiệu

Sau khi học xong các kiến thức về dòng điện, điện trở, tụ điện, cuộn cảm và các linh kiện điện tử cơ bản, chúng ta cần thực hành giải bài tập để củng cố hiểu biết. Bài tập này giúp các em vận dụng công thức và lý thuyết vào tình huống cụ thể, từ đó nắm chắc hơn các khái niệm điện – điện tử cốt lõi.

Lý thuyết cần nhớ

• Định luật Ôm: \( I = \frac{U}{R} \), trong đó I là cường độ dòng điện (A), U là hiệu điện thế (V), R là điện trở (Ω).
• Công suất điện: \( P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R} \), đơn vị W.
• Điện trở tương đương đoạn mạch nối tiếp: \( R_{tđ} = R_1 + R_2 + \dots + R_n \).
• Điện trở tương đương đoạn mạch song song: \( \frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n} \).
• Tụ điện: Điện dung C (F), năng lượng tích trữ \( W = \frac{1}{2} C U^2 \) (J).
• Cuộn cảm: Độ tự cảm L (H), năng lượng từ trường \( W = \frac{1}{2} L I^2 \) (J).

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một điện trở 10 Ω được mắc vào nguồn điện 5 V. Tính cường độ dòng điện chạy qua điện trở và công suất tiêu thụ.

1. Bước 1: Áp dụng định luật Ôm: \( I = \frac{U}{R} = \frac{5}{10} = 0,5 \, A \).
2. Bước 2: Tính công suất: \( P = U \cdot I = 5 \cdot 0,5 = 2,5 \, W \). Hoặc \( P = I^2 \cdot R = 0,5^2 \cdot 10 = 2,5 \, W \).

Kết quả: I = 0,5 A, P = 2,5 W.

Ví dụ 2: Cho hai điện trở R₁ = 6 Ω và R₂ = 3 Ω mắc song song với nhau vào nguồn 12 V. Tính điện trở tương đương và dòng điện qua mỗi điện trở.

1. Bước 1: Điện trở tương đương: \( \frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{6} + \frac{1}{3} = \frac{1}{6} + \frac{2}{6} = \frac{3}{6} \) ⇒ \( R_{tđ} = 2 \, Ω \).
2. Bước 2: Dòng qua R₁: \( I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{12}{6} = 2 \, A \). Dòng qua R₂: \( I_2 = \frac{12}{3} = 4 \, A \).
3. Bước 3: Kiểm tra: dòng tổng \( I = I_1 + I_2 = 2 + 4 = 6 \, A \), đúng với \( I = \frac{U}{R_{tđ}} = \frac{12}{2} = 6 \, A \).

Ví dụ 3: Một tụ điện có điện dung 100 µF được nạp đến hiệu điện thế 50 V. Tính năng lượng điện trường tích trữ trong tụ.

• Gợi ý: Đổi đơn vị: 100 µF = 100 × 10⁻⁶ F = 10⁻⁴ F.
• Năng lượng: \( W = \frac{1}{2} C U^2 = \frac{1}{2} \times 10^{-4} \times 50^2 = \frac{1}{2} \times 10^{-4} \times 2500 = 0,125 \, J \).

Ghi nhớ

• Luôn đổi đơn vị về hệ SI trước khi tính toán: Ω, V, A, F, H.
• Trong mạch nối tiếp, dòng điện qua các phần tử bằng nhau; hiệu điện thế tổng bằng tổng hiệu điện thế thành phần.
• Trong mạch song song, hiệu điện thế trên các nhánh bằng nhau; dòng tổng bằng tổng dòng qua các nhánh.
• Công suất điện cho biết mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị trong một giây.

Bài tập gợi ý

1. Một bóng đèn có ghi 220 V – 40 W. Tính điện trở của bóng đèn khi hoạt động bình thường và cường độ dòng điện chạy qua.
2. Cho mạch điện gồm R₁ = 4 Ω nối tiếp với R₂ = 6 Ω, đặt vào hiệu điện thế 20 V. Tính điện trở tương đương, cường độ dòng điện mạch chính và hiệu điện thế trên mỗi điện trở.
3. Hai điện trở R₁ = 12 Ω và R₂ = 6 Ω mắc song song. Tính điện trở tương đương. Nếu dòng điện tổng là 3 A, tính hiệu điện thế của nguồn và dòng qua từng điện trở.
4. Một cuộn cảm có độ tự cảm 0,5 H, dòng điện chạy qua là 2 A. Tính năng lượng từ trường trong cuộn cảm.
5. Thực hành: Dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở của một điện trở thực tế, so sánh với giá trị vòng màu. Ghi lại kết quả và nhận xét sai số.