Giải Vận dụng trang 27 SGK Tin học 9

Lời giải

a) Lắp ráp mạch điện trong phần mềm mô phỏng

Trên phần mềm, em kéo thả và nối các linh kiện thành một mạch kín theo thứ tự: nguồn điện → công tắc → điện trở R → ampe kế mắc nối tiếp thành một vòng; vôn kế mắc song song với hai đầu điện trở R.

- Ampe kế mắc nối tiếp để đo cường độ dòng điện $I$ chạy qua điện trở (đơn vị ampe, A).
- Vôn kế mắc song song với điện trở để đo điện áp (hiệu điện thế) $U$ giữa hai đầu điện trở (đơn vị vôn, V).
- Đóng công tắc để mạch hoạt động, rồi thay đổi trị số của nguồn điện và của điện trở để quan sát số chỉ của ampe kế, vôn kế.

b) Khám phá quan hệ giữa $I$ và $U$ khi giữ nguyên điện trở $R$

Giữ nguyên một điện trở, chẳng hạn $R = 10\ \Omega$, rồi lần lượt tăng điện áp nguồn và đọc số chỉ hai đồng hồ:

| $U$ (V) | 3 | 6 | 9 | 12 |
|---|---|---|---|---|
| $I$ (A) | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 1,2 |

Nhận xét: khi điện trở không đổi, điện áp tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện tăng bấy nhiêu lần. Vậy cường độ dòng điện qua điện trở tỉ lệ thuận với điện áp giữa hai đầu điện trở đó: $I \sim U$.

c) Khám phá quan hệ giữa $I$ và $R$ khi giữ nguyên điện áp $U$

Giữ nguyên điện áp hai đầu điện trở, chẳng hạn $U = 12\ \text{V}$, rồi lần lượt thay điện trở có trị số khác nhau và đọc số chỉ ampe kế:

| $R$ ($\Omega$) | 10 | 20 | 30 | 60 |
|---|---|---|---|---|
| $I$ (A) | 1,2 | 0,6 | 0,4 | 0,2 |

Nhận xét: khi điện áp không đổi, điện trở tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần. Vậy cường độ dòng điện qua điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở: $I \sim \dfrac{1}{R}$.

d) Kết luận quy luật phụ thuộc lẫn nhau

Kết hợp hai kết quả trên, cường độ dòng điện qua điện trở tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với điện trở. Ta thu được công thức (định luật Ohm):

$$I = \frac{U}{R}$$

Từ công thức này suy ra ba linh kiện phụ thuộc lẫn nhau:

- Tính điện áp: $U = I \cdot R$.
- Tính điện trở: $R = \dfrac{U}{I}$.

Kiểm tra lại bằng số liệu mô phỏng: với $U = 12\ \text{V}$, $R = 10\ \Omega$ thì $I = \dfrac{12}{10} = 1{,}2\ \text{A}$, đúng bằng số chỉ ampe kế. Lấy $U = 12\ \text{V}$ chia cho $I = 1{,}2\ \text{A}$ được $R = 10\ \Omega$, đúng bằng trị số điện trở đã đặt. Các giá trị khác trong bảng cũng thỏa mãn $I = \dfrac{U}{R}$, chứng tỏ quy luật tìm được là chính xác.

Đáp số