Điện năng - Công của dòng điện

ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN

A)Tóm tắt lý thuyết:

1,Điện năng:

-Khái niệm: 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 là năng lượng của dòng điện. Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, trong đó có phần năng lượng có ích và có phần năng lượng vô ích.

+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 cơm điện, bàn là: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.

Quạt điện, máy bơm 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 thu được gọi là hiệu suất sử dụng điện năng.

+Công thức: H = $\frac{{{A}_{i}}}{{{A}_{tp}}}$.100% = $\frac{{{A}_{i}}}{{{A}_{i}}+{{A}_{hp}}}$.100%

Trong đó: ${{A}_{i}}$ là năng lượng có ích

A$_{hp}$ là năng lượng hao phí vô ích

A$_{tp}$ là năng lượng toàn phần được chuyển hóa từ điện năng

2,Công của dòng điện (Điện năng tiêu thụ):

a,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 = Pt = UIt

Trong đó:

+A : công dòng điện (J).

+P : công suất điện (W).

+t : thời gian (t).

+U : hiệu điện thế (V).

+I : cường độ dòng điện (A).

-Đơn vị của công: Jun (J) hay kilooat giờ (kWh)

-Trong đời sống, công của dòng điện cũng thường được đo bằng đơn vị kilooat giờ (kWh): 1kWh = 3600000 J = 3,6.10$^{6}$ J.

-Ngoài ra công dòng điện còn được tính bởi công thức:

A = I$^{2}$Rt hoặc A = $\frac{{{U}^{2}}}{R}t$

b,Đo điện năng tiêu thụ:

-Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ do nhà máy điện cung cấp đến từng cơ quan, xí nghiệp, hộ gia đình được đo bằng điện kế (hay còn gọi là điện năng kế, công tơ điện).

-Khi các dụng cụ và thiết bị tiêu thụ điện năng hoạt động, đĩa tròn của công tơ quay, số chỉ điện kế tăng dần. Lượng tăng thêm của số chỉ này là số đếm của điện kế, cho biết điện năng tiêu thụ theo đơn vị kWh.

B)Bài tập minh họa:

Câu 1: Điện năng là:

A.Năng lượng điện trở.

B.Năng lượng điện thế.

C.Năng lượng dòng điện.

D.Năng lượng hiệu điện thế.

Hướng dẫn

Năng lượng dòng điện được gọi là điện năng.

Chọn đáp án C.

Câu 2: Chọn phát biểu đúng về sự chuyển hóa năng lượng trong các dụng cụ dưới đây?

A.Đèn LED: quang năng biến đổi thành nhiệt năng.

B.Nồi cơm điện: nhiệt năng biến đổi thành điện năng.

C.Quạt điện: điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.

D.Máy bơm nước: cơ năng biến đổi thành điện năng và nhiệt năng.

Hướng dẫn

A – sai vì đèn LED: điện năng biến đổi thành quang năng và nhiệt năng.

B – sai vì nồi cơm điện: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.

C – đúng.

D – sai vì quạt điện, máy bơm nước: điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.

Chọn đáp án C.

Câu 3: Hoạt động của mỗi dụng cụ được cho như bảng dưới đây:

Phần năng lượng biến đổi từ điện năng của dụng cụ nào là sai?

A.Bóng đèn dây tóc.

B.Đèn LED.

C.Nồi cơm điện, bàn là.

D.Quạt điện, máy bơm nước.

Hướng dẫn

A, B, C – đúng.

D – sai vì: Quạt điện, máy bơm nước: điện năng biến đổi thành năng lượng có ích là cơ năng và năng lượng vô ích là nhiệt năng.

Chọn đáp án D.

Câu 4: Hiệu suất sử dụng điện là:

A.Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và phần năng lượng vô ích.

B.Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ.

C.Tỷ số giữa phần năng lượng vô ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ.

D.Tỷ số giữa phần năng lượng vô ích được chuyển hóa từ điện năng và phần năng lượng có ích.

Hướng dẫn

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.

Chọn đáp án B.

Câu 5: Số đếm công tơ điện ở gia đình cho biết:

A.Thời gian sử dụng điện của gia đình.

B.Công suất điện mà gia đình sử dụng.

C.Điện năng mà gia đình sử dụng.

D.Số dụng cụ và thiết bị đang được sử dụng.

Hướng dẫn

Mỗi số đếm trên công tơ điện cho biết lượng điện năng sử dụng là 1 kilooat giờ (kW.h).

Chọn đáp án C.

Câu 6: Mắc một bóng đèn có ghi 220V – 100W vào hiệu điện thế 220V. Biết đèn được sử dụng trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng tiêu thụ của bóng đèn trong 1 tháng (30 ngày) theo đơn vị kWh.

A.12 kWh B.400 KWh

C.1440 kWh D.43200 kWh

Hướng dẫn

+Từ các giá trị ghi trên bóng đèn, ta có: U = 220V ; P = 100W

+Lượng điện năng mà bóng đèn tiêu thụ là:

A = P.t = 100.4.30 = 12000 Wh = 12 kWh

Chọn đáp án A.

Câu 7: Một bếp điện hoạt động liên tục trong 2 giờ ở hiệu điện thế 220V. Khi đó số chỉ của công tơ điện tăng thêm 1,5 số. Lượng điện năng mà bếp điện sử dụng trong thời gian đó là?

A.3 kWh B.2,5 kWh

C.5 kWh D.1,5 kWh

Hướng dẫn

Ta có, số chỉ của công tơ điện tăng thêm 1,5 số nên lượng điện năng mà bếp điện sử dụng là 1,5kWh.

Chọn đáp án D.

Câu 8: Một bàn là được sử dụng với hiệu điện thế định mức là 220V trong 15 phút thì tiêu thụ một lượng điện năng là 720kJ. Điện trở của bàn là có giá trị là?

A.60,5$\Omega $ B.1$\Omega $ C.27,5$\Omega $ D.16,8$\Omega $

Hướng dẫn

Ta có: A = Pt $\Rightarrow $ Công suất của bàn là là:

$P=\frac{A}{t}=\frac{{{720.10}^{3}}}{15.60}$ = 800W

Mặt khác: P = $\frac{{{U}^{2}}}{R}\Rightarrow R=\frac{{{U}^{2}}}{P}=\frac{{{220}^{2}}}{800}=60,5\Omega $

Chọn đáp án A.

C)Bài tập tự luyện:

Câu 1: Điện năng đo được bằng dụng cụ nào dưới đây?

A.Ampe kế.

B.Công tơ điện.

C.Vôn kế.

D.Đồng hồ đo điện đa năng.

Câu 2: Một đoạn mạch có điện trở R được mắc vào hiệu điện thế U thì dòng điện qua nó có cường độ I và công suất điện của nó là P. Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong thời gian t được tính theo công thức nào dưới đây?

A.A = $\frac{Pt}{R}$ B.A = RIt

C.A = $\frac{{{P}^{2}}}{R}$ D.A = UIt

Câu 3: Trong 30 ngày, chỉ số công tơ điện của một gia đình tăng thêm 90 số. Biết rằng thời gian sử dụng điện trung bình của gia đình này mỗi ngày là 6 giờ. Công suất tiêu thụ điện năng trung bình của gia đình này là?

A.0,75kW B.0,5kW

C.1kW D.15kW

Câu 4: Một khu dân cư có 300 hộ gia đình, trung bình mỗi hộ sử dụng các thiết bị điện 5 giờ mỗi ngày với công suất điện 120W. Điện năng mà khu dân cư này sử dụng trong 1 tháng (30 ngày) là:

A.5400kWh B.7200kWh

C.180kWh D.1080kWh

Câu 5: Một khu dân cư có 300 hộ gia đình, trung bình mỗi hộ sử dụng các thiết bị điện 5 giờ mỗi ngày với công suất điện 120W. Tính tiền điện của mỗi hộ dân trong 1 tháng (30 ngày). Biết giá tiền điện 1549 đ/kWh.

A.15940 đồng B.39034 đồng

C.10080 đồng D.27882 đồng

Câu 6: Một gia đình sử dụng đèn chiếu sáng với công suất tổng cộng là 150W, trung bình mỗi ngày sử dụng 8 giờ, sử dụng tủ lạnh có công suất 120W trung bình sử dụng 24 giờ mỗi ngày và sử dụng các thiết bị khác có công suất tổng cộng là 450W trung bình mỗi ngày trong 5 giờ. Điện năng mà gia đình này sử dụng trong 1 tháng (30 ngày) là:

A.156kWh B.167,5kWh

C.189,9kWh D.194,3kWh

Câu 7: Một nồi cơm điện có ghi trên vỏ là 220V – 400W được sử dụng với hiệu điện thế 220V, trung bình mỗi ngày dùng trong thời gian 2 giờ. Điện năng mà nồi tiêu thụ trong 1 thánh (30 ngày) là:

A.2,9kWh B.2904kWh

C.2400kWh D.24kWh

Đáp án: