📖 Bài 12: Đoạn mạch nối tiếp, song song - lớp 9

1. Tóm tắt lý thuyết

Trong bài này, chúng ta tìm hiểu về hai cách mắc linh kiện điện tử cơ bản và các đặc điểm về Cường độ dòng điện ($I$), Hiệu điện thế ($U$) và Điện trở tương đương ($R_{tđ}$) của chúng:

A. Đoạn mạch nối tiếp

• Định nghĩa: Là đoạn mạch gồm các điện trở (hoặc thiết bị điện) được mắc nối tiếp nhau thành một dãy liên tiếp, dòng điện chỉ có một đường đi duy nhất.
• Điện trở tương đương ($R_{tđ}$): Bằng tổng các điện trở thành phần. Khi mắc nối tiếp, điện trở tổng của mạch sẽ tăng lên.
  • Công thức: $R_{tđ} = R_1 + R_2 + ... + R_n$.
• Cường độ dòng điện ($I$): Có giá trị như nhau tại mọi điểm trong mạch.
  • Công thức: $I = I_1 = I_2 = ... = I_n$.
• Hiệu điện thế ($U$): Bằng tổng các hiệu điện thế trên mỗi điện trở thành phần.
  • Công thức: $U = U_1 + U_2 + ... + U_n$.

B. Đoạn mạch song song

• Định nghĩa: Là đoạn mạch gồm các điện trở (hoặc thiết bị điện) được mắc song song với nhau, các thiết bị chung nhau hai điểm nối. Dòng điện từ nguồn đi ra sẽ bị chia thành nhiều nhánh.
• Điện trở tương đương ($R_{tđ}$): Nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở thành phần. Khi mắc song song, điện trở tổng của mạch sẽ nhỏ hơn điện trở của từng thành phần.
  • Công thức: $\frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ... + \frac{1}{R_n}$.
• Cường độ dòng điện ($I$): Dòng điện mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong các mạch nhánh.
  • Công thức: $I = I_1 + I_2 + ... + I_n$.
• Hiệu điện thế ($U$): Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song bằng nhau và bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi mạch nhánh.
  • Công thức: $U = U_1 = U_2 = ... = U_n$.

2. Em đã học

Từ bài học này, em ghi nhớ các đặc điểm sau:

• Đoạn mạch nối tiếp:
  • Cường độ dòng điện: $I = I_1 = I_2 = ... = I_n$.
  • Điện trở tương đương: $R_{tđ} = R_1 + R_2 + ... + R_n$.
• Đoạn mạch song song:
  • Cường độ dòng điện mạch chính: $I = I_1 + I_2 + ... + I_n$.
  • Điện trở tương đương: $\frac{1}{R_{tđ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ... + \frac{1}{R_n}$.

3. Em có thể

• Giải thích được vì sao các thiết bị tiêu thụ điện như bóng đèn, tivi, tủ lạnh,... sử dụng trong gia đình lại được mắc song song.
• Thiết kế được sơ đồ mạch điện dùng các bóng đèn để trang trí "cành đào, cành mai ngày Tết".

4. Ví dụ thực tế ứng dụng kiến thức

• Tại sao mạng điện gia đình (Tivi, quạt, tủ lạnh, đèn) lại phải mắc song song?
  1. Lí do thứ nhất (Về điện áp): Mọi thiết bị điện trong nhà đều được sản xuất để hoạt động tốt nhất ở hiệu điện thế định mức là 220V. Theo nguyên lí mạch song song ($U = U_1 = U_2$), khi mắc song song vào nguồn điện lưới 220V, tất cả các thiết bị sẽ đều nhận được đúng hiệu điện thế 220V này để hoạt động ổn định.
  2. Lí do thứ hai (Về tính độc lập): Trong mạch song song, dòng điện đi theo nhiều nhánh độc lập. Nếu bóng đèn phòng khách bị cháy đứt dây tóc, nó chỉ làm đứt nhánh của bóng đèn đó, trong khi tivi ở nhánh khác vẫn có dòng điện chạy qua nên vẫn hoạt động bình thường. Nếu mắc nối tiếp, chỉ cần một thiết bị hỏng, cả nhà sẽ cúp điện.
• Ứng dụng của mạch nối tiếp - Dây đèn LED chớp nháy trang trí Tết: Dây đèn nháy (đèn tiên) treo cây đào/mai thường gồm hàng chục bóng đèn LED li ti mắc nối tiếp nhau. Lợi ích là cấu tạo dây dẫn rất đơn giản và tiết kiệm chi phí. Hơn nữa, vì mắc nối tiếp nên hiệu điện thế tổng 220V sẽ được chia nhỏ ra cho hàng chục bóng đèn ($U = U_1 + U_2 + ...$), mỗi bóng chỉ phải chịu khoảng vài V, giúp chúng không bị cháy. Tuy nhiên, nhược điểm chí mạng là nếu một bóng đèn LED bị hỏng hoặc lỏng chân, cả đoạn đèn nháy sẽ tắt luôn do đứt mạch. Tới nay, để khắc phục, người ta thường chia dây đèn thành nhiều cụm nối tiếp, và các cụm đó mắc song song với nhau.