Bài 14.4 trang 40 SBT Vật lý 9

Đề bài

Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và trên một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-40W.

a. So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường.

b. Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.  Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

c. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.

Lời giải chi tiết

a) Điện trở của đèn thứ nhất là:

\({R_1} = \dfrac{U^2}{P _1} = \dfrac{220^2}{100} = 484\Omega \)

Điện trở của đèn thứ hai là:

\({R_2} = \dfrac{U^2}{P _2} = \dfrac{220^2}{40} = 1210\Omega \)

Lập tỉ lệ:

\(\dfrac{R_2}{R_1}= \dfrac{1210}{484} = 2,5 \\\Rightarrow {R_2} = 2,5{{\rm{R}}_1}\)

b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 40W) sẽ sáng hơn.

Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

\(I = \dfrac{U}{R_1 + R_2} = \dfrac{220}{484 + 1210} = 0,13{\rm{A}}\)

Vì R₁ và R₂ mắc nối tiếp nên : \(I_1 = I_2 = I = 0,13A\)

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

\(A = P.t = U.I.t \\= 220. 0,13.3600 \\= 102960J ≈0,0286kW.h\)

c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế \(U = 220 V = U_{đm1} = U_{đm2}\)  nên cả 2 đèn sáng bình thường và đèn 1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn.

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

\(A = (P_1 + P_2)t \\= (100 + 40).3600 \\= 504000J = 0,14kW.h.\)