Giải KHTN 9 kết nối: Bài 11 Điện trở. Định luật Ohm

Hướng dẫn giải Khoa học tự nhiên 9 kết nối tri thức: Giải bài 11 Điện trở. Định luật Ohm. Bài được giải chi tiết, rõ ràng, dễ hiểu. Bài giải giúp học sinh nắm vững kiến thức trong sách giáo khoa, rèn kĩ năng giải bài tập và có phương pháp học tập hiệu quả.

Nội dung chi tiết

KHỞI ĐỘNG

Nếu lần lượt thay điện trở trong sơ đồ mạch điện ở hình bên bằng các điện trở khác nhau thì chỉ số 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?

KHỞI ĐỘNG

Giải chi tiết:

- Nếu lần lượt thay điện trở trong sơ đồ mạch điện bằng các điện trở khác nhau thì chỉ số ampe kế sẽ thay đổi.

- Nếu thay đổi nguồn điện khác nhau thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở có thay đổi

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.

KHỞI ĐỘNG

- 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.

Bảng 11.1.

Vật dẫn	Mô tả độ sáng của bóng đèn
Điện trở R₁	?
Điện trở R₂	?
Điện trở R₃	?

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.

Giải chi tiết:

Bảng 11.1.

Vật dẫn	Mô tả độ sáng của bóng đèn
Điện trở R₁	Ánh sáng màu vàng nhẹ, gần như không thấy rõ
Điện trở R₂	Ánh sáng màu vàng trung tính, thấy rõ hơn
Điện trở R₃	Ánh sáng thấy rõ ràng

Từ kết quả thí nghiệm, ta thấy ánh sáng mắc điện trở R₃ là rõ nhất, ánh sáng mắc điện trở R₁ là yếu nhất. Từ đó có thể rút ra được kết luận: điện trở khác nhau thì mức độ cản trở dòng khác nhau do đó cường độ dòng điện khác nhau.

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

Giải chi tiết:

Nếu ta lần lượt thay điện trở trong mạch điện bằng các điện trở khác nhau thì chỉ số ampe kế sẽ thay đổi.

II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀO HIỆU ĐIỆN THẾ

Hoạt động 1: 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 biến trở R₀;

- 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 11.1.

- Dùng 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.

Bảng 11.2.

Lần đo	U (V)	I (A)
1	0	0
2	3	0,5
3	6	?
4	9	1,5
5	12	?

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.

Giải chi tiết:

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.

Lần đo	U (V)	I (A)
1	0	0
2	3	0,5
3	6	1
4	9	1,5
5	12	2

Hoạt động 2: Chọn trục tung biểu diễn các giá trị của cường độ dòng điện I (A); trục hoành biễu diễn các giá trị của hiệu điện thế U (V) (Hình 11.2). Sử dụng số liệu thu được từ thí nghiệm, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U.

KHỞI ĐỘNG

Hình 11.2. Hệ tọa độ biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế

Giải chi tiết:

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế có dạng:

KHỞI ĐỘNG

Hoạt động 3: Nhận xét đồ thị:

- Đồ thị là đường cong hay đường thẳng?

- Đồ thị có đi qua gốc tọa độ không?

Giải chi tiết:

Nhận xét:

- Đồ thị là đường thẳng.

- Đồ thị đi qua gốc tọa độ.

III. ĐỊNH LUẬT OHM

Câu hỏi 1: Từ số liệu thu được ở Bảng 11.2, xác định thương số đối với mỗi lần đo. Có nhận xét gì về giá trị thương số ?

Giải chi tiết:

Thương số ở mỗi lần đo là:

- Lần 2:

- Lần 3:

- Lần 4:

- Lầm 5:

Từ đó ta rút ra nhận xét: Thương số ở mỗi lần đo khác nhau là không đổi.

Câu hỏi 2: Một bóng đèn xe máy lúc thắp sáng có điện trở 12 và cường độ đi qua dây tóc bóng đèn là 0,5 A. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc bóng đèn khi đó.

Giải chi tiết:

Áp dụng định luật Ohm, hiệu điện thế giữa hai đầu dây tốc bóng đèn khi đó là:

U = IR = 0,5.12 = 6 (V)

Vậy hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc bóng đèn khi đó là: 6V

Câu hỏi 3: 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?

Giải chi tiết:

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.

Giải chi tiết:

Điện trở của dây dẫn thứ hai là: ₂

Điện trở của dây dẫn thứ nhất là: ₁

Vậy điện trở của dây dẫn thứ nhất bé hơn điện trở của dây dẫn thứ hai và

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 m.

Giải chi tiết:

Đổi: 2mm² = 0,02 cm² = 2.10^-6 m²

Điện trở của dây dẫn là: