Phương pháp · Đèn định mức, biến trở và công suất cực đại · Vật lý 11

01Phương pháp giải theo dạng

Tính $I_{đm}=\dfrac{P_{đm}}{U_{đm}}$ và $R_đ=\dfrac{U_{đm}^2}{P_{đm}}$ cho mỗi đèn.
Viết điều kiện "sáng bình thường": hiệu điện thế trên đèn bằng $U_{đm}$ (hoặc dòng bằng $I_{đm}$ ).
Từ điều kiện suy ra dòng chính $I$ (cộng dòng các nhánh) và hiệu điện thế các phần còn lại.
Áp dụng định luật Ôm toàn mạch $\mathcal E=U_{ngoài}+Ir$ để tìm biến trở: $R=\dfrac{\mathcal E-U_{đ}}{I}-r$ (khi biến trở nối tiếp nhóm đèn).
Nếu hỏi đèn có sáng bình thường không: tính $U$ hoặc $I$ thực rồi so với định mức; công suất thực $P=\dfrac{U^2}{R_đ}$ .
Hiệu suất: phân biệt $H_{nguồn}=\dfrac{U}{\mathcal E}$ với hiệu suất sử dụng (công suất trên đèn chia công suất nguồn) khi đề hỏi.

Xác định phần tử nào là biến trở và đại lượng cần cực đại (mạch ngoài, trên biến trở, hay trên điện trở cố định).
Viết công suất theo biến $R$ ; gộp mọi điện trở nối tiếp cố định với nguồn vào $r_{hd}=r+R_0$ nếu hỏi công suất trên biến trở.
Cực đại tại $R=r_{hd}$ , $P_{max}=\dfrac{\mathcal E^2}{4r_{hd}}$ . Nếu $R$ bị giới hạn trong khoảng, đối chiếu: nằm ngoài khoảng thì cực đại ở biên gần $r_{hd}$ nhất.
Hai giá trị $R_1$ , $R_2$ cho cùng công suất: $R_1R_2=r_{hd}^2$ và $R_1+R_2=\dfrac{\mathcal E^2}{P}-2r_{hd}$ .
Công suất trên điện trở cố định: dòng lớn nhất.

Viết phương trình mạch ngoài phần tử đó: $U=\mathcal E-(R+r)I$ .
Thay đặc tuyến $I=f(U)$ (hoặc $U=g(I)$ ) và giải phương trình; loại nghiệm âm, nghiệm không hợp vật lí.
Hoặc xác định giao điểm của hai đường trên đồ thị.
Công suất phần tử $P=UI$ tại điểm làm việc.

Lỗi	Vì sao sai	Cách tránh
Cho hai đèn khác dòng định mức mắc nối tiếp cùng sáng bình thường	Nối tiếp thì cùng dòng, mà $I_{đm}$ khác nhau	So $I_{đm}$ trước khi chọn cách mắc
Quên điện trở trong $r$ khi tìm biến trở	$\mathcal E=U_{ngoài}+Ir$	Viết đủ $R+r$
Cho $R_đ$ thay đổi theo $U$ trong bài tập có "coi $R_đ$ không đổi"	Đề đã giả thiết	Đọc giả thiết về điện trở đèn
Áp dụng $R=r$ cho công suất trên điện trở cố định $R_0$	$R=r$ cho phần tử biến thiên, còn $P_0$ cực đại khi dòng cực đại ( $R=0$ )	Xác định đúng phần tử cần cực đại
Nhầm công suất cực đại với hiệu suất cực đại	Tại $P_{max}$ , $H=50\%$ ; hiệu suất tăng đến $100\%$ khi $R\to\infty$	Hai đại lượng khác nhau
Quên $r_{hd}=r+R_0$ khi có điện trở nối tiếp	Biến trở nhìn thấy cả $r$ và $R_0$	Gộp rồi dùng $R=r_{hd}$
Giữ cả hai nghiệm của $\sqrt U=-1\pm\sqrt{13}$	$\sqrt U\ge0$	Loại nghiệm âm