Công Suất Điện- Điện Năng- Công Của Dòng Điện

CÔNG SUẤT ĐIỆN-ĐIỆN NĂNG-CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN.

A: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I/ CÔNG SUẤT ĐIỆN.

Công suất điện:

* Công suất điện trong một đoạn mạch bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với

cường độ dòng điện qua nó.

* Công thức: P = U.I , Trong đó: P công suất (W); U hiệu điện thế (V)

I cường độ dòng điện (A)

* Đơn vị: Oát (W); 1MW = 1000kW = 1.000.000W ; 1W = 10³kW = 10^-6MW

Hệ quả: Nếu đoạn mạch cho điện trở R thì công suất điện cũng có thể tính bằng công thức: \[P={{I}^{2}}R;P=\frac{{{U}^{2}}}{R};P=\frac{A}{t}\]

CHÚ Ý:

Số oát ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó, nghĩa là công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường.
Trên mỗi dụng cụ điện thường có ghi: Giá trị hiệu điện thế định mức và công suất định mức.

Ví dụ: Trên một bòng đèn có ghi 220V – 75W nghĩa là: bóng đèn sáng bình thường khi đựơc sử

dụng với nguồn điện có hiệu điện thế 220V thì công suất điện qua bóng đèn là 75W.

*trong đoạn mạch mắc nối tiếp ( cùng I) thì: \[\frac{{{P}_{1}}}{{{P}_{2}}}=\frac{{{R}_{1}}}{{{R}_{2}}}\]

*Trong đoạn mạch mắc song song (cùng U) thì: \[\frac{{{P}_{1}}}{{{P}_{2}}}=\frac{{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}}\]

Dù mạch mắc song song hay nối tiếp thì: P_m = P₁+ P₂+…+P_n

II, ĐIỆN NĂNG – CÔNG DÒNG ĐIỆN

Điện năng
- Điện năng: Dòng điện có mang năng lượng vì nó có thể thực hiện công, cũng như có thể làm

thay đổi nhiệt năng của một vật. Năng lượng dòng điện được gọi là điện năng.

- Sự chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác: Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác: Cơ năng, quang năng, nhiệt năng, năng lượng từ, hóa năng…

Ví dụ:

Bóng đèn dây tóc: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.
Đèn LED: điện năng biến đổi thành quang năng và nhiệt năng.
Nồi cơn điện, bàn là: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.
Quạt điện, máy bơn nước: điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.
- Hiệu suất sử dụng điện

Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ được gọi là hiệu suất sử dụng điện năng

- Công thức:\[H=\frac{{{A}_{1}}}{A}.100\]%

Trong đó: A₁: năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng.

A: điện năng tiêu thụ.

Công dòng điện (điện năng tiêu thụ)
- Công dòng điện

- Công dòng điện sinh ra trong một đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác tại đoạn mạch đó.

- Công thức: A = P.t = U.I.t

Trong đó: A: công doàng điện (J) P: công suất điện (W)

t: thời gian (s) ; U: hiệu điện thế (V) ; I: cường độ dòng điện (A)

- Ngoài ra còn được tính bởi công thức: A=I²Rt hoặc \[A=\frac{{{U}^{2}}}{R}t\]

- Đo điện năng tiêu thụ: Lượng điện năng được sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm trên công tơ điện cho biết lượng điện năng sử dụng là 1 kilôoat giờ (kW.h).

1 kW.h = 3 600kJ =3 600 000J

B: BÀI TẬP MẪU

Bài 1: Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 12V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ 0,4A. Tính công suất điện của bóng đèn này và điện trở của bóng đèn khi đó:

Hướng dẫn

Ta có: công suất của bóng đèn: P = U.I = 4,8 W

Điện trở của bóng đèn khi đó: R = U/I= 30Ω

Bài 2: Một bếp điện hoạt động bình thường khi được mắc với hiệu điện thế 220V và khi đó bếp có điện trở 48,4Ω. Tính công suất điện của bếp này:

Hướng dẫn

Công suất điện của bếp: \[P=UI=\frac{{{U}^{2}}}{R}=1000W\]

Bài 3: Trên hai bóng đèn có ghi 220V-60W và 220V-75W. Biết rằng dây tóc cảu hai bóng đèn đều bằng vonfram và có tiết diện bằng nhau. Hỏi dây tóc của đèn nào có độ dài lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần:

Hướng dẫn

Công suất của các bóng đèn tương ứng là: \[{{P}_{1}}=\frac{{{U}^{2}}}{{{R}_{1}}}\] và \[{{P}_{2}}=\frac{{{U}^{2}}}{{{R}_{2}}}\]

Lập tỉ số công suất ta có: \[\frac{{{P}_{1}}}{{{P}_{2}}}=\frac{{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}}\]

Thay số vào ta có: \[\frac{{{R}_{1}}}{{{R}_{2}}}=\frac{75}{60}=1,25\]

Vì dây tóc của các bóng đèn có cùng tiết diện, làm bằng cùng một chất liệu vonfram nên điện trở của mỗi dây tỉ lệ thuận với chiều dài của nó, do đó \[{{l}_{1}}=1,25{{l}_{2}}\]

Bài 4: Mắc một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-60W vào ổ lấy điện có hiệu điện thế 110V. Cho rằng điện trở của dây tóc bóng đèn không phụ thuộc và nhiệt độ, tính công suát của bóng đèn.

Hướng dẫn

Từ công thức \[{{P}_{d}}=\frac{U_{d}^{2}}{{{R}_{d}}}\] ta có điện trở của bóng đèn \[{{R}_{d}}=\frac{U_{d}^{2}}{{{P}_{d}}}=806,7\Omega \]

Công suất tiêu thụ của bóng đèn khi đó: \[P=\frac{{{U}^{2}}}{{{R}_{d}}}=15W\]

Bài 5: Bóng đèn tròn thường sử dụng trong gia đình có ghi 220V-75W, Nhưng trên thực tế, hiệu điện thế sử dụng thường khoảng 210V. tính cường độ dòng điện qua đèn khi đó. Đèn có sáng bình thường không? Tại sao?

Hướng dẫn

Khi U = 220 thì cường độ dòng điện qua đèn là: I = P/U = 0,34A

Điện trở của đèn: \[R=\frac{{{U}^{2}}}{P}=645,33\Omega \]

Với U’ = 210 thì dòng điện qua đèn có cường độ là: I’ = U’/R = 0,325A

Ta thấy I’ < I nên đèn sáng yếu hơn bình thường

Bài 6: Trong 30 ngày, chỉ số công tơ điện của 1 gia đình tằng thêm 90 số. Biết rằng thời gian sử dụng điện trung bình của mỗi ngày là 4 giờ. Tính công suất tiêu thụ điện năng trung bình của gia đình này.

Hướng dẫn

Số của công tơ điện tăng thêm 90 số tức là tỏng 30 ngày gia đình này đã sử dụng điện năng là A = 90 kWh

Thời gian sử dụng điện 1 tháng là: t = 30.4 =120 giờ

Công suất tiêu thụ điện năng trung bình: \[P=\frac{A}{t}=0,75kW=750W\]

C: BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1. Công thức nào dưới đây KHÔNG là công thức tính công suất P của đọan mạch chỉ chứa điện trở R, được mắc vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qua có cường độ I.

A. P = U.I. B. P = U/I. C. P = U²/R D. P = I².R.

Câu 2. Công suất điện cho biết

Khả năng thực hiện công của dòng điện.
Năng lượng của dòng điện.
Lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.
Mức độ mạnh hay yếu của dòng điện.

Câu 3. Nếu một bóng đèn có ghi 12 V – 6W thì

Cường độ dòng điện lớn nhất mà bóng đèn chịu được là 2A.
Cường độ dòng điện lớn nhất mà bóng đèn chịu được là 0,5A.
Cường độ dòng điện tối thiểu mà bóng đèn sáng được là 2A.
Cường độ dòng điện qua bóng đèn khi đèn sáng bình thường là 0,5A.

Câu 4. Trên một bóng đèn có ghi 110V – 55W. Điện trở của nó là

A. 0,5 Ω. B. 27,5 Ω. C. 2,0 Ω. D. 220 Ω.

Câu 5. Chọn câu trả lời SAI. Một quạt điện có ba nút điều chỉnh tốc độ quay nhanh theo thứ tự tăng

dần là nút số (1), (2) và (3). Công suất của quạt khi bật

A. Nút số (3) là lớn nhất. B. Nút số (1) là lớn nhất.

C. Nút số (1) nhỏ hơn công suất nút số (2). D. Nút số (2) nhỏ hơn công suất nút số (3). Câu 6. Một bàn là điện có công suất định mức 1100W và cường độ dòng điện định mức 5A. Điện trở suất là ρ = 1,1.10^–6 Ωm và tiết diện của dây là S = 0,5mm², chiều dài của dây dẫn là

A.10 m. B. 20 m. C. 40 m. D. 50 m.

Câu 7. Hai bóng đèn, một cái có công suất 75W, cái kia có công suất 40W, hoạt động bình thường

dưới hiệu điện thế 120V. Khi so sánh điện trở dây tóc của hai bóng đèn thì

A. Đèn công suất 75W có điện trở lớn hơn. B. Đèn công suất 40W có điện trở lớn hơn.

C. Điện trở dây tóc hai đèn như nhau. D. Không so sánh được.

Câu 8. Trong công thức P = I².R nếu tăng gấp đôi điện trở R và giảm cường độ dòng điện 4 lần thì công suất

A. Tăng gấp 2 lần. B. Giảm đi 2 lần. C. Tăng gấp 8 lần. D. Giảm đi 8 lần.

Câu 9: Số đếm của công tơ điện ở gia đình cho biết:

Thời gian sử dụng điện của gia đình.
Công suất điện mà gia đình sử dụng.
Điện năng mà gia đình đã sử dụng.
Số dụng cụ và thiết bị điện đang được sử dụng.

Câu 10: Thiết bị điện nào sau đây khi hoạt động đã chuyển hoá điện năng thành cơ năng và

nhiệt năng?

A.Quạt điện. B. Đèn LED. C. Bàn là điện. D. Nồi cơm điện.

Câu 11: Công thức tính công của dòng điện sản ra trong một đoạn mạch là:

A. A = U.I².t B. A = U.I.t C. A = U².I.t D. \[A=\frac{P}{t}\]

Câu 12: Mỗi ngày công tơ điện của một gia đình đếm 2,5 số. Gia đình đó đã tiêu thụ mỗi ngày một lượng điện năng là:

A. 90000J B. 900000J C. 9000000J D. 90000000J

Câu 13: Một bóng đèn loại 220V-100W được sử dụng ở hiệu điện thế 220V. Điện năng tiêu thụ

của đèn trong 1h là:

A. 220 KWh B 100 KWh C. 1 KWh D. 0,1 KWh

Câu 14: Một đèn loại 220V – 75W và một đèn loại 220V – 25W được sử dụng đúng hiệu điện thế định mức. Trong cùng thời gian, so sánh điện năng tiêu thụ của hai đèn:

A. A₁ = A₂ B. A₁ = 3 A₂ C. \[{{A}_{1}}=\frac{{{A}_{2}}}{3}\] D. A₁ < A₂

Câu 15: Một bóng đèn loại 220V – 100W và một bếp điện loại 220V – 1000W được sử dụng ở hiệu điện thế định mức, mỗi ngày trung bình đèn sử dụng 5 giờ, bếp sử dụng 2 giờ. Giá 1 KWh điện 700 đồng. Tính tiền điện phải trả của 2 thiết bị trên trong 30 ngày?

A. 52.500 đồng B. 115.500 đồng C. 46.200 đồng D. 161.700 đồng

Câu 16: Nguồn năng lượng nào dưới đây chưa thể dùng cung cấp làm nhà máy điện ?

A. Năng lượng của gió thổi B. Năng lượng của dòng nước chảy

C. Năng lượng của sóng thần. D Năng lượng của than đá

Câu 17: Một bóng đèn dây tóc có ghi 12V – 15W có thể mắc vào những mạch điện nào sau đây để đạt độ sáng đúng định mức :