Bài 25.12 trang 61, 62, 63, 64 SBT Vật lý 11 - Kết nối tri thức: Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220 V được không? Vì sao?...

Trên một bàn là có ghi 110 V - 550 W và trên bóng đèn dây tóc có ghi

110V - 100 W.

a) Tính điện trở của bàn là và của bóng đèn khi chúng hoạt động bình thường.

b) Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220 V được không? Vì sao? (Cho rằng điện trở của bóng đèn và của bàn là không đổi).

c) Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu để chúng không bị hỏng? Tính công suất tiêu thụ của mỗi dụng cụ khi đó.

Phương pháp giải :

Công thức tính công suất của vật tiêu thụ điện toả nhiệt là : \(P = \frac{{{U^2}}}{R} = U.I = R.{I^2}\)

Lời giải chi tiết:

a) Điện trở của bàn là là : \({R_1} = \frac{{U_{dm1}^2}}{{{P_{dm1}}}} = \frac{{{{110}^2}}}{{550}} = 22\Omega \)

Điện trở của bóng đèn là : \({R_2} = \frac{{U_{dm2}^2}}{{{P_{dm2}}}} = \frac{{{{110}^2}}}{{100}} = 121\Omega \)

b) Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, điện trở tương đương của mạch là: \({R_{12}} = {R_1} + {R_2} = 22 + 121 = 143\Omega \)

=> Dòng điện chạy qua chúng có cường độ là : \({I_1} = {I_2} = I = \frac{U}{{{R_{12}}}} = \frac{{220}}{{143}} = 1,538{\rm A}\)

Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là : \({U_1} = I{R_1} = 1,538.22 = 33,836V\)

Hiệu thế đặt vào bóng đèn là : \({U_2} = U - {U_1} = 220 - 33,836 = 186,164V\)

Ta thấy \({U_2} > {U_{dm2}}\) nên đèn sẽ hỏng do vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V.

c) Cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là:

\({I_{dm1}} = \frac{{{P_{dm1}}}}{{{U_{dm1}}}} = \frac{{550}}{{110}} = 5A\) và \({I_{dm2}} = \frac{{{P_{dm2}}}}{{{U_{dm2}}}} = \frac{{100}}{{110}} = 0,9A\)

Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này thì dòng điện chạy qua chúng có cùng cường độ và chỉ có thể lớn nhất là I_max = I_đm2 = 0,9A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sẽ hỏng. Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là:

U_max = I_max .(R₁ + R₂) = 128,7 V

Công suất của bàn là khi đó: P₁ = R₁.I² = 22.0,9² = 17,82 W.

Công suất của đèn khi đó: P₂ = R₂.I² = 121.0,9² = 98,01 W.