Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9: Đoạn mạch song song

Mở đầu (trang 49) Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9: Chiếc đèn đội đầu ở hình 9.1 có thể điều chỉnh để sáng đồng thời cả hai đèn hoặc chỉ sáng một đèn. Trong trường hợp này, hai đèn được mắc như thế nào để có thể điều chỉnh được như vậy?

Trả lời:

- Trong trường hợp trên, hai đèn được mắc song song để có thể điều chỉnh được như vậy.

I. Đoạn mạch song song

Câu hỏi 1 (trang 49) Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9:

a) Vẽ vào và sơ đồ hình 9.3 khi đóng công tắc và biểu diễn chiều dòng điện trong mạch.

b) Với chiều dòng điện đã biểu diễn ở trên, các hạt mang điện sẽ dịch chuyến theo chiều nào trong đoạn mạch song song? Căn cứ vào đó, hãy dự đoán mối liên hệ của cường độ dòng điện qua các đoạn mạch khác nhau.

Trả lời:

a) 

b) Do các electron di chuyển từ cực dương sang cực âm của nguồn điện, nên chiều dòng điện qua các nhánh của mạch song song cùng chiều. 

- Cường độ dòng điện qua mỗi nhánh phụ thuộc vào điện trở của nhánh đó. Nhánh nào có điện trở nhỏ hơn thì cường độ dòng điện qua nhánh đó lớn hơn. 

- Cường độ dòng điện qua mạch chính là tổng cường độ dòng điện qua các nhánh rẽ, vì tất cả các electron di chuyển qua mạch chính đều phải đi qua các nhánh rẽ.

Hoạt động Thực hành: Chuẩn bị

Nguồn điện 1 pin, nguồn điện 2 pin, hai điện trở R₁ và R₂, ba ampe kế, các dây nối, công tắc, bảng lắp mạch điện.

Tiến hành thí nghiệm và thảo luận

- Mắc mạch điện theo sơ đồ mạch điện hình 9.4.

- Đóng công tắc, đọc số chỉ các ampe kế và ghi kết quả theo bảng 9.1 (nguồn điện 1 pin).

- Thực hiện lại thí nghiệm với nguồn điện dùng 2 pin và ghi kết quả theo bảng 9.1.

- Từ bảng số liệu thu được, rút ra nhận xét về mối liên hệ giữa cường độ dòng điện trong mạch chính và cường độ dòng điện trong các mạch nhánh.

Trả lời:

Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong hai mạch nhánh.

I = I₁ = I₂.

Luyện tập 1 (trang 50) Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9: Mạch điện gồm một nguồn điện, một công tắc, hai điện trở giống nhau mắc song song. Một ampe kế được mắc nối tiếp với một điện trở vào một mạch nhánh. Em hãy vẽ sơ đồ của mạch điện này. Nếu số chỉ của ampe kế là 0,2 A thì cường độ dòng điện trong mạch chính là bao nhiêu?

Lời giải:

Số chỉ của ampe kế = 0,2 A = I₁ = $\frac{U}{R_{1}}$

Cường độ dòng điện chạy qua R₂ là: I2 = $\frac{U}{R_{2}}$

Mà R₁ = R₂ = R nên cường độ dòng điện chạy trong hai mạch nhánh là như nhau.

I₂ = I₁ = 0,2 A.

Cường độ dòng điện trong mạch chính là I = I₁ + I₂ = 0,2 + 0,2 = 0,4 A.

II. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

Câu hỏi 2 (trang 51) Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9: Chứng tỏ điện trở tương đương R của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song luôn nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần R₁ và R₂.

Trả lời:

Theo công thức tính điện trở của đoạn dây dẫn, đoạn dây dẫn có tiết diện S càng lớn thì diện trở càng nhỏ, tức là dòng các hạt mang diện bị cản trở càng ít khi qua tiết diện càng lớn. Trong đoạn mạch gồm hai đoạn dây dẫn giống nhau mắc song song, dòng điện đồng thời qua các mạch nhánh nên tiết diện có dòng các hạt mang điện đi qua bằng tổng tiết diện của cả hai đoạn dây dẫn.

Tiết diện này lớn hơn tiết diện của từng đoạn dây dẫn nên dòng chuyển dời này sẽ bị cản trở ít hơn khiến cho điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song sẽ nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần.

Câu hỏi 3 (trang 51) Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R₁ = 3Ω và R₂ = 6Ω mắc song song.

Trả lời:

Điện trở tương đương của đoạn mạch là: $\frac{1}{R}=\frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}}\Rightarrow R=\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}+R_{2}}=\frac{3.6}{3+6}=2\Omega$

Luyện tập 2 (trang 51) Khoa học tự nhiên 9 Cánh Diều Bài 9: Một đoạn mạch gồm hai điện trở R₁ = 20 Ω và R₂ = 30 Ω mắc song song vào nguồn điện. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 12 V. 

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. 

b) Tính cường độ dòng điện trong mạch chính. 

Lời giải: