Bài 4 trang 73 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Đề bài

Hai pin được ghép với nhau theo các sơ đồ ở hình 14.12 SGK. Tìm cường độ dòng điện trong mạch và hiệu điện thế giữa hai điểm A, B trong các trường hợp:

a) Hai pin ghép nối tiếp (hình 14.12a) có suất điện động bằng nhau và \(\xi\) còn điện trở trong r₁ và r₂ khác nhau.

b) Hai pin ghép xung đối (Hình 14.12b) có suất điện động và điện trở trong tương ứng là \(\xi_1\) ,r₁ và \(\xi_2\)  , r₂  \((\xi_1>\xi_2)\)

Lời giải chi tiết

a) Sơ đồ a)

Chọn chiều dòng điện như hình vẽ.

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch:

\(I = \frac{{{\xi _1} + {\xi _2}}}{{{r_1} + {r_2}}} = \frac{{2\xi }}{{{r_1} + {r_2}}}\)

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện \({\xi _1}\):

\(I = \frac{{{U_{BA}} + {\xi _1}}}{{{r_1}}} \Rightarrow {U_{BA}} = I.{r_1} - {\xi _1}\)

Suy ra:

\(\begin{array}{l}{U_{AB}} =  - {U_{BA}} =  - I{r_1} + {\xi _1}\\ = \xi  - \frac{{2\xi {r_1}}}{{{r_1} + {r_2}}} = \frac{{\xi .\left( {{r_2} - {r_1}} \right)}}{{{r_1} + {r_2}}}\end{array}\)

b) Sơ đồ b)

Chọn chiều dòng điện như hình vẽ. Khi đó, \({\xi _1}\) là máy phát, \({\xi _2}\) là máy thu.

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch:

\(I = \frac{{{U_{AB}} - {\xi _2}}}{{{r_2}}} \Rightarrow {U_{AB}} = I.{r_2} + {\xi _2}\)

\( \Rightarrow {U_{AB}} = I.{r_2} + {\xi _2} = \frac{{{\xi _1} - {\xi _2}}}{{{r_1} + {r_2}}}.{r_2} + {\xi _2} = \frac{{{\xi _2}{r_1} + {\xi _1}{r_2}}}{{{r_1} + {r_2}}}\)