Phần

Mạch vẽ rối: xác định đúng cấu trúc khi hình vẽ gây nhiễu

Em sẽ làm được gì?

Vẫn dùng đúng phương pháp điểm nút, giữ được sự chắc chắn ngay cả khi hình vẽ có dây dẫn bắt chéo nhau, bố cục lệch khỏi kiểu "chuẩn sách giáo khoa".

Cần nhớ trước

Phương pháp điểm nút từ bài trước: điểm nút là nơi từ ba dây trở lên gặp nhau; một đoạn nối hai nút bằng đúng một đường là nối tiếp, bằng nhiều đường là song song.

Trên đường cao tốc, hai làn xe có thể đi vắt qua nhau tại một nút giao khác mức mà không hề chạm vào nhau. Sơ đồ mạch điện có một quy ước y hệt: hai đoạn dây cắt nhau trên hình vẽ chỉ thực sự nối với nhau nếu tại giao điểm đó có chấm nút rõ ràng. Không có chấm — hai dây chỉ đang "đi qua nhau", không liên quan gì đến nhau về điện. Đề thi học sinh giỏi khai thác đúng điểm này để gây rối mắt.

Trên đường cao tốc, hai làn xe có thể đi vắt qua nhau tại một nút giao khác mức mà không hề chạm vào nhau. Sơ đồ mạch điện có một quy ước y hệt: hai đoạn dây **cắt nhau trên hình vẽ** chỉ thực sự nối với nhau nếu tại giao điểm đó có **chấm nút** rõ ràng. Không có chấm — hai dây chỉ đang "đi qua nhau", không liên quan gì đến nhau về điện. Đề thi học sinh giỏi khai thác đúng điểm này để gây rối mắt.

Quy ước: cắt nhau khác nối với nhau

Ghi nhớ đúng một quy tắc: giao điểm có chấm = có nối; giao điểm không chấm = chỉ bắt chéo, không liên quan. Khi mô tả mạch bằng lời (không có hình vẽ chấm), đề sẽ luôn nói rõ "dây này chỉ bắt chéo qua dây kia, không nối với nhau" — cần đọc kỹ câu đó trước khi dựng lại mạch trong đầu.

Việc phân loại đúng nhóm nào là điểm nút thật, nhóm nào chỉ là hình vẽ bắt chéo quyết định toàn bộ lời giải.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Mạch bốn bóng vẽ rối

1
Một mạch được mô tả như sau: từ cực dương nguồn, dòng điện tới điểm nút M. Từ M có hai đường tới điểm nút N: một đường qua Đ1, một đường qua Đ2 (dây của Đ2 được vẽ vòng xuống dưới rồi vòng lên, cắt ngang một dây nối công tắc K khác nhưng KHÔNG có chấm nút tại giao điểm đó — chỉ bắt chéo). Từ N có hai đường tới điểm nút P: một qua Đ3, một qua Đ4. Từ P, dòng điện về cực âm nguồn. Xác định cấu trúc mạch.
Một mạch được mô tả như sau: từ cực dương nguồn, dòng điện tới điểm nút M. Từ M có hai đường tới điểm nút N: một đường qua Đ1, một đường qua Đ2 (dây của Đ2 được vẽ vòng xuống dưới rồi vòng lên, cắt ngang một dây nối công tắc K khác nhưng KHÔNG có chấm nút tại giao điểm đó — chỉ bắt chéo). Từ N có hai đường tới điểm nút P: một qua Đ3, một qua Đ4. Từ P, dòng điện về cực âm nguồn. Xác định cấu trúc mạch.
2
Hình vẽ (nếu có) sẽ cho thấy dây của Đ2 cắt ngang dây công tắc K, rất dễ khiến học sinh tưởng nhầm rằng Đ2 và K có liên quan điện với nhau, hoặc tưởng M–N chỉ có một đường vì mắt bị rối bởi các nét cắt nhau.
3
Bỏ qua hoàn toàn việc dây nào cắt hình nào trên giấy — chỉ đếm chấm nút thật. Đề đã nói rõ giao điểm Đ2–K không có chấm, nên nó không phải điểm nút, không ảnh hưởng gì đến việc đếm đường giữa M và N.
4
Xét M–N: có đúng hai đường độc lập nối M với N (qua Đ1, qua Đ2) — giao điểm với dây K bị bỏ qua vì không có chấm nút $\Rightarrow$ $\text{Đ1 // Đ2}$ . (1)

Xét N–P: có đúng hai đường (qua Đ3, qua Đ4) $\Rightarrow$ $\text{Đ3 // Đ4}$ . (2)

Đoạn cực dương–M và đoạn P–cực âm mỗi đoạn chỉ có một đường, nối tiếp với hai cụm trên. (3)

Từ (1), (2), (3): $(\text{Đ1 // Đ2}) \text{ nt } (\text{Đ3 // Đ4})$ .
Xét M–N: có đúng hai đường độc lập nối M với N (qua Đ1, qua Đ2) — giao điểm với dây K bị bỏ qua vì không có chấm nút $\Rightarrow$ $\text{Đ1 // Đ2}$. (1) Xét N–P: có đúng hai đường (qua Đ3, qua Đ4) $\Rightarrow$ $\text{Đ3 // Đ4}$. (2) Đoạn cực dương–M và đoạn P–cực âm mỗi đoạn chỉ có một đường, nối tiếp với hai cụm trên. (3) Từ (1), (2), (3): $(\text{Đ1 // Đ2}) \text{ nt } (\text{Đ3 // Đ4})$.
5
Nếu đề đổi lại: giao điểm Đ2–K CÓ chấm nút, thì K sẽ nối thẳng vào giữa nhánh Đ2, biến bài toán thành một mạch hoàn toàn khác (K lúc đó tạo thêm một điểm nút mới giữa M và N) — luôn kiểm tra kỹ từng giao điểm, đừng cho rằng mọi giao điểm đều giống nhau.

Đối chiếu: khi giao điểm THỰC SỰ là điểm nút

Ví dụ

Ví dụ 2 — Đổi một chi tiết, cấu trúc đổi hẳn

1
Giữ nguyên mạch ở Ví dụ 1, nhưng lần này giao điểm giữa dây Đ2 và dây công tắc K có chấm nút — nghĩa là K nối thẳng vào giữa đường dây của Đ2, chia nhánh Đ2 thành hai đoạn, đoạn sau nối tiếp thêm K trước khi tới N. Cấu trúc mạch thay đổi như thế nào so với Ví dụ 1?
2
Chỉ một chi tiết nhỏ (có chấm hay không) làm thay đổi hoàn toàn bản chất điện của mạch, dù hình vẽ tổng thể gần như giống hệt nhau. Đây chính là bẫy hay gặp nhất trong đề thi mạch điện nhiều nhánh.
3
Có chấm nút nghĩa là K bây giờ nằm ngay trên đường dây của Đ2, giữa M và N — vậy K nối tiếp với Đ2 trên chính nhánh đó, chứ không còn là một chi tiết "đi ngang qua" vô hại nữa.
4
Nhánh thứ hai của cụm M–N bây giờ không còn là "chỉ Đ2" mà là $\text{Đ2 nt K}$ (K nằm nối tiếp trên đường dây của Đ2). (1)

Cụm M–N trở thành $\text{Đ1 // (Đ2 nt K)}$ thay vì $\text{Đ1 // Đ2}$ như cũ. (2)

Toàn mạch: $[\text{Đ1 // (Đ2 nt K)}] \text{ nt } (\text{Đ3 // Đ4})$ .
Nhánh thứ hai của cụm M–N bây giờ không còn là "chỉ Đ2" mà là $\text{Đ2 nt K}$ (K nằm nối tiếp trên đường dây của Đ2). (1) Cụm M–N trở thành $\text{Đ1 // (Đ2 nt K)}$ thay vì $\text{Đ1 // Đ2}$ như cũ. (2) Toàn mạch: $[\text{Đ1 // (Đ2 nt K)}] \text{ nt } (\text{Đ3 // Đ4})$.
5
Khi K ở vị trí này mở ra, chỉ nhánh Đ2 bị hở — Đ1 (nhánh song song còn lại) vẫn sáng bình thường vì cụm M–N vẫn còn đường đi qua Đ1. Vị trí đặt công tắc quyết định nó điều khiển riêng một nhánh hay cả mạch.

Bẫy thường gặp

Khi đề mô tả mạch bằng lời, luôn tìm đúng câu nói về việc dây có "chấm nút" hay chỉ "bắt chéo" — bỏ sót một chữ này là đổi hẳn kết quả bài toán, dù toàn bộ phần còn lại giống hệt nhau.

Biết chắc cấu trúc thật của mạch rồi, câu hỏi tiếp theo một đề thi hay đặt ra là: đặt dụng cụ đo (ampe kế, vôn kế) ở đâu thì đọc đúng đại lượng cần tìm? Chương tiếp theo trả lời câu hỏi đó.