MasterSchool

Khoa học tự nhiên lớp 9 · KNTT · Chương 4

Lý thuyết KHTN 9 Bài 12: Đoạn mạch nối tiếp, song song

Chương 4: Điện · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 9 Bài 12: Đoạn mạch nối tiếp, song song theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá kiến thức trọng tâm, sơ đồ thí nghiệm minh hoạ, bảng so sánh và câu hỏi trắc nghiệm tự luận có lời giải chi tiết.

Lớp

I. Đoạn mạch nối tiếp

Điện trở tương đương của đoạn mạch là điện trở có thể thay thế các điện trở của đoạn mạch sao cho với cùng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch thì cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch vẫn có giá trị như trước.

Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)
Hình 1: Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)

Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)
Hình 1: Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)

Đặc điểm của đoạn mạch nối tiếp

- Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp:

Rtđ = R1 + R2

- Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm n điện trở R1, R2, … Rn mắc nối tiếp:

Rtđ = R1 + R2 + … + Rn

- Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

I = I1 = I2

- Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp:

I = I1 = I2 = … = In

- Hiệu điện thế của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

U = U1 + U2

- Hiệu điện thế của đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp:

U = U1 + U2 + … + Un

II. Đoạn mạch song song

Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)
Hình 2: Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)

Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)
Hình 2: Đoạn mạch nối tiếp, song song (KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 12)

Đặc điểm của đoạn mạch song song

- Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp: 1Rtd=1R1+1R2

- Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm n điện trở R1, R2, … Rn mắc nối tiếp: 1Rtd=1R1+1R2+...+1Rn

- Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

I = I1 + I2

- Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp:

I = I1 + I2 + … + In

- Hiệu điện thế của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

U = U1 = U2

- Hiệu điện thế của đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp:

U = U1 = U2 = … = Un

Bảng tổng hợp & so sánh kiến thức trọng tâm

Đại lượngĐoạn mạch mắc nối tiếp (R1 nt R2R_1 \text{ nt } R_2)Đoạn mạch mắc song song (R1//R2R_1 // R_2)
Cường độ dòng điệnI=I1=I2I = I_1 = I_2 (như nhau tại mọi điểm)I=I1+I2I = I_1 + I_2 (bằng tổng các nhánh rẽ)
Hiệu điện thếU=U1+U2U = U_1 + U_2 (bằng tổng hiệu điện thế thành phần)U=U1=U2U = U_1 = U_2 (như nhau ở hai đầu các nhánh)
Điện trở tương đươngRtd=R1+R2R_{td} = R_1 + R_2 (luôn lớn hơn từng điện trở)1Rtd=1R1+1R2⇒Rtd=R1R2R1+R2\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \Rightarrow R_{td} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} (luôn nhỏ hơn từng điện trở)
Mối quan hệ tỉ lệHiệu điện thế tỉ lệ thuận với điện trở: U1U2=R1R2\frac{U_1}{U_2} = \frac{R_1}{R_2}Cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với điện trở: I1I2=R2R1\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}

Ghi nhớ trọng tâm "Em đã học"

📌 Các điểm then chốt cần ghi nhớ:

  • Kiến thức then chốt 1: Đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp: 1. Cường độ dòng điện như nhau tại mọi điểm: I=I1=I2I = I_1 = I_2; 2. Hiệu điện thế tổng bằng tổng các hiệu điện thế thành phần: U=U1+U2U = U_1 + U_2; 3. Điện trở tương đương: Rtd=R1+R2R_{td} = R_1 + R_2.
  • Kiến thức then chốt 2: Trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện thế trên mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó: U1U2=R1R2\frac{U_1}{U_2} = \frac{R_1}{R_2}.
  • Kiến thức then chốt 3: Đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song: 1. Hiệu điện thế như nhau ở hai đầu các nhánh: U=U1=U2U = U_1 = U_2; 2. Cường độ dòng điện mạch chính bằng tổng cường độ qua các mạch rẽ: I=I1+I2I = I_1 + I_2; 3. Điện trở tương đương: 1Rtd=1R1+1R2\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} (hay Rtd=R1R2R1+R2R_{td} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}).
  • Kiến thức then chốt 4: Trong đoạn mạch song song, cường độ dòng điện qua mỗi nhánh tỉ lệ nghịch với điện trở nhánh đó: I1I2=R2R1\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}.
  • Kiến thức then chốt 5: Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp luôn lớn hơn từng điện trở thành phần; điện trở tương đương của đoạn mạch song song luôn nhỏ hơn từng điện trở thành phần.

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

  • Đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp: 1. Cường độ dòng điện như nhau tại mọi điểm: I=I1=I2I = I_1 = I_2; 2. Hiệu điện thế tổng bằng tổng các hiệu điện thế thành phần: U=U1+U2U = U_1 + U_2; 3. Điện trở tương đương: Rtd=R1+R2R_{td} = R_1 + R_2.
  • Trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện thế trên mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó: U1U2=R1R2\frac{U_1}{U_2} = \frac{R_1}{R_2}.
  • Đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song: 1. Hiệu điện thế như nhau ở hai đầu các nhánh: U=U1=U2U = U_1 = U_2; 2. Cường độ dòng điện mạch chính bằng tổng cường độ qua các mạch rẽ: I=I1+I2I = I_1 + I_2; 3. Điện trở tương đương: 1Rtd=1R1+1R2\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} (hay Rtd=R1R2R1+R2R_{td} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}).
  • Trong đoạn mạch song song, cường độ dòng điện qua mỗi nhánh tỉ lệ nghịch với điện trở nhánh đó: I1I2=R2R1\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}.
  • Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp luôn lớn hơn từng điện trở thành phần; điện trở tương đương của đoạn mạch song song luôn nhỏ hơn từng điện trở thành phần.

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Viết công thức tính cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R1R_1 và R2R_2 mắc nối tiếp?
Đoạn mạch nối tiếp: 1. I=I1=I2I = I_1 = I_2; 2. U=U1+U2U = U_1 + U_2; 3. Rtd=R1+R2R_{td} = R_1 + R_2. Hệ quả: Hiệu điện thế tỉ lệ thuận với điện trở: U1U2=R1R2\frac{U_1}{U_2} = \frac{R_1}{R_2}.
Viết công thức tính cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở tương đương của đoạn mạch gồm hai điện trở R1R_1 và R2R_2 mắc song song?
Đoạn mạch song song: 1. U=U1=U2U = U_1 = U_2; 2. I=I1+I2I = I_1 + I_2; 3. 1Rtd=1R1+1R2⇒Rtd=R1R2R1+R2\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \Rightarrow R_{td} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}. Hệ quả: Cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với điện trở: I1I2=R2R1\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}.
Vì sao các thiết bị điện trong gia đình (như tivi, tủ lạnh, quạt, đèn) luôn được mắc song song với nhau vào nguồn điện 220 V220\text{ V}?
Có hai lý do then chốt: 1. Mắc song song giúp mỗi thiết bị đều hoạt động độc lập dưới đúng hiệu điện thế định mức của mạng điện gia đình (220 V220\text{ V}); 2. Khi một thiết bị bị tắt hoặc hỏng đứt mạch thì các thiết bị khác trong nhà vẫn hoạt động bình thường mà không bị ảnh hưởng gián đoạn.
Cho hai điện trở R1=30 ΩR_1 = 30\ \Omega và R2=20 ΩR_2 = 20\ \Omega mắc song song vào hiệu điện thế U=12 VU = 12\text{ V}. Tính điện trở tương đương và cường độ dòng điện mạch chính?
Điện trở tương đương của mạch song song: Rtd=R1R2R1+R2=30×2030+20=60050=12 ΩR_{td} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = \frac{30 \times 20}{30 + 20} = \frac{600}{50} = 12\ \Omega. Cường độ dòng điện mạch chính: I=URtd=1212=1 AI = \frac{U}{R_{td}} = \frac{12}{12} = 1\text{ A}.

Đề luyện tập theo bài