Người ta dùng bốn đoạn dây giống nhau, mỗi dây có điện trở R0 = 1Ω để tạo nên một điện trở R. Sau đó nối tiếp R với điện trở r = 1Ω rồi mắc vào một hiệu điện thế U = 8V Người ta dùng bốn đoạn dây giống nhau, mỗi dây có điện trở R0 = 1Ω để tạo nên một điện trở R. Sau đó nối tiếp R với điện trở r = 1Ω rồi mắc vào một hiệu điện thế U = 8V. Hỏi phải mắc bốn đoạn dây nêu trên như thế nào để công suất tỏa nhiệt trên R là lớn nhất? (HS tự giải). Tìm công suất lớn nhất đó.
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi Để tìm cách mắc bốn đoạn dây có điện trở \( R_0 = 1 \Omega \) thành một điện trở \( R \) sao cho công suất tỏa nhiệt trên \( R \) lớn nhất, chúng ta cần xác định loại mạch phù hợp và số đoạn dây được mắc nối tiếp hay song song. ### Bước 1: Tính toán các trường hợp mắc dây Có 4 đoạn dây giống như nhau, ta có hai cách mắc chính: 1. **Mắc nối tiếp:** - Điện trở \( R = 4R_0 = 4 \Omega \) 2. **Mắc song song:** - Điện trở \( R = \frac{R_0}{n} = \frac{1 \Omega}{4} = 0.25 \Omega \) (khi mắc tất cả 4 dây song song) **Các cách kết hợp:** - 2 dây mắc nối tiếp, 2 dây mắc song song: - \( R = R_t \parallel R_s = (R_1 + R_2) \parallel R_3 \) - Khi \( R_1 = R_2 = 1 \Omega \) (2 dây mắc nối tiếp) thì \( R_t = 2 \Omega \) - \( R_s = 2R_0 = 2\Omega \), khi đó điện trở tương đương mắc song song là \( R = \frac{R_t \cdot R_s}{R_t + R_s} = \frac{2 \cdot 2}{2 + 2} = 1 \Omega \) - 3 dây mắc nối tiếp, 1 dây mắc song song: - \( R_t = 3R_0 = 3 \Omega \) - \( R_s = 1 \Omega \) (mắc 1 dây riêng) - \( R = R_t + R_s = 3 + 1 = 4 \Omega \) - 1 dây mắc nối tiếp, 3 dây mắc song song: - \( R = R_t + R_s = 1 + \frac{1}{3} = 1.33 \Omega \) ### Bước 2: Tính công suất Công suất điện trở \( R \) khi mắc với điện trở \( r = 1 \Omega \): Công thức công suất: \[ P = \frac{U^2}{R_{\text{total}}^2} \cdot R \] với \( R_{\text{total}} = R + r \). **Tính cho từng trường hợp:** - **Khi \( R = 4 \Omega \)**: \[ R_{\text{total}} = 4 + 1 = 5 \Omega \quad P = \frac{8^2}{5^2} \cdot 4 = \frac{64}{25} \cdot 4 = 10.24 W \] - **Khi \( R = 1 \Omega \)**: \[ R_{\text{total}} = 1 + 1 = 2 \Omega \quad P = \frac{8^2}{2^2} \cdot 1 = \frac{64}{4} \cdot 1 = 16 W \] - **Khi \( R = 1.33 \Omega \)**: \[ R_{\text{total}} = 1.33 + 1 \approx 2.33 \Omega \quad P \approx \frac{8^2}{2.33^2} \cdot 1.33 \approx 11.34 W \] ### Kết luận Công suất lớn nhất được tạo ra trên \( R \) là \( 16W \) và đạt được khi mắc \( R = 1 \Omega \). **Phương án lý tưởng**: Mắc 3 đoạn dây song song (\( R = \frac{1}{3} \Omega \)) và 1 đoạn dây nằm song song (\( R = 1 \Omega \)).