Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế định mức là U_Đ = 6 V và khi đó dòng điện đèn có cường độ là I_Đ = 0,75 A. Mắc bóng đèn này với một biến trở có điện trở lớn nhất là 16 Ω vào hiệu điện thế U = 12 V.

a. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường nếu mắc bóng đèn nối tiếp với điện trở vào hiệu điện thế U đã cho trên dây?

b. Nếu mắc đèn và biến trở vào hiệu điện thế U đã cho theo sơ đồ hình dưới thì phần điện trở R₁ của biến trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường?

 

* Khi K mở, cách mắc là \[({\rm{ }}{R_1}\;nt{\rm{ }}{R_3}\;){\rm{ }}//{\rm{ }}({\rm{ }}{R_2}\;nt{\rm{ }}{R_4}\;)\]

⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài là \[R = r + \frac{{4\left( {3 + {R_4}} \right)}}{{7 + {R_4}}}\]

⇒ Cường độ dòng điện trong mạch chính: \[I = \frac{U}{{1 + \frac{{4\left( {3 + {R_4}} \right)}}{{7 + {R_4}}}}}\]. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là  \[{U_{AB}} = \frac{{\left( {{R_1} + {R_3}} \right)\left( {{R_2} + {R_4}} \right)}}{{{R_1} + {R_2} + {R_3} + {R_4}}}.I\]\[ \Rightarrow {I_4} = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_2} + {R_4}}} = \frac{{\left( {{R_1} + {R_3}} \right)I}}{{{R_1} + {R_2} + {R_3} + {R_4}}}\]

Thay số ta được \[I = \frac{{4U}}{{19 + 5{R_4}}}\]

* Khi K đóng, cách mắc là \[({R_1}\;//{\rm{ }}{R_2}\;){\rm{ }}nt{\rm{ }}({\rm{ }}{R_3}\;//{\rm{ }}{R_4}\;)\;\]

⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài là \[R\prime = r + \frac{{9 + 15{R_4}}}{{12 + 4{R_4}}}\]

⇒Cường độ dòng điện trong mạch chính lúc này là: \[I' = \frac{U}{{1 + \frac{{9 + 15{R_4}}}{{12 + 4{R_4}}}}}\]. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là  \[{U_{AB}} = \frac{{{R_3}.{R_4}}}{{{R_3} + {R_4}}}.I'\]\[ \Rightarrow I_4^\prime = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_4}}} = \frac{{{R_3}.I'}}{{{R_3} + {R_4}}}\]

Thay số ta được \[I' = \frac{{12U}}{{21 + 19{R_4}}}\]

* Theo đề bài thì \[I_4^\prime = \frac{9}{5}.{I_4}\]; từ đó tính được \[{R_4} = 1\Omega \]

b/ Trong khi K đóng, thay R₄ vào ta tính được \[I_4 = 1,8A\]và  \[{I} = 2,4A \Rightarrow {U_{AC}} = {R_{AC}}.{I} = 1,8V\]

\[ \Rightarrow I_2 = \frac{{{U_{AC}}}}{{{R_2}}} = 0,6A\]

 Ta có: \[I_2 + {I_K} = I_4 \Rightarrow {I_K} = 1,2A\]

a. Khi dây treo nghiêng góc \[\alpha = {30^{0\;}}\]so với phương thẳng đứng, vật M chịu tác dụng của các lực như hình vẽ. Do gia tốc có phương ngang nên \[T{\rm{ }}.{\rm{ }}cos{\rm{ }}{30^0}\; = {\rm{ }}m.g\;\](1)

Mặt khác, xét theo phương hướng tâm MO ta có:

\[T - mg.cos{30^0} = \frac{{m{v^2}}}{\ell }\](2) (Với v là vận tốc của vật tại M)

Từ (1) và (2) suy ra: \[{v^2} = \frac{{g\ell }}{{2\sqrt 3 }}\](3)

Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trí M và khi vật ở vị trí cân bằng ta được:

\[v_0^2 = {v^2} + 2g\ell (1 - cos{30^0}) = \frac{{12 - 5\sqrt 3 }}{6}g\ell \]\[ \Rightarrow {v_0} = 2,36m/s\]

b. Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trí \[\alpha = {40^0}\]và khi vật ở vị trí cân bằng ta được:

\[v_0^2 = {v^2} + 2g\ell (1 - cos{40^0})\]\[ \Rightarrow v = \sqrt {v20 - 2g\ell (1 - cos{{40}^0})} \approx 0,94m/s\]

Xét theo phương sợi dây ta có:

\[T{\rm{ }} = {\rm{ }}m.g.cos{40^0}\; + \frac{{m{v^2}}}{\ell } = 0,1.10.c{\rm{os 4}}{{\rm{0}}^0} + \frac{{0,1.0,{{94}^2}}}{1} = 0,86{\mkern 1mu} N\]