Ôn tập về điện năng và công suất điện

I, Lí thuyết

1, Điện năng tiêu thụ và công suất điện.
a, Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch.

Nếu dòng điện có cường độ I thì sau một thời gian t sẽ có một điện lượng q = It di chuyển trong đoạn mạch và khi đó lực điện một công là: \[A=qU=UIt\]

Vì vậy, lượng điện năng mà một đoạn tiêu thụ khi có dòng điện tiêu thu có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện trường khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

b, Công suất điện

Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Hoặc bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó:

\[P=\frac{A}{t}=UI\]

2, Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

a, Định luật Jun len xơ.

Nếu đoạn mạch(Hoăc vật dẫn) chỉ có điện trở thuần R ( với \[R=\frac{\rho l}{S}\] ) thì điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng.

Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.

\[Q={{I}^{2}}Rt\]

b, Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua.

Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian .

\[P={{I}^{2}}R\]

3, Công và công suất nguồn điện

a, Công của nguồn điện

ta có công thức tính công \[{{A}_{ng}}\] của một nguồn điện khi tạo thành dòng điện có cường độ I chạy trong toàn mạch sau một thời gian t là :

\[{{A}_{ng}}=q.\xi =\xi It\]

b, Công suất của nguồn điện

Công suất \[{{P}_{ng}}\] của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện để thực hiện trong đơn vị thời gian. Công suất này cũng chính bằng
công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch:

\[{{P}_{ng}}=\frac{{{A}_{ng}}}{t}=\xi I\]

II, Các ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Số đếm của công tơ điện 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 cụvà thiết bị điện đang sử dụng

Hướng dẫn

Số đếm của công tơ điện cho biết điện năng mà gia đình sử dụng.

Chọn đáp án C

Ví dụ 2: Một bếp điện khi họat động bình thường có điện trởR = 100 Ω và cường độ dòng điện qua bếp là I = 5A. Tính nhiệt lượng tỏa ra trong mỗi giờ

A.Q = 2500 J B.Q = 2,5kWh

C.Q = 500 J D.Không có đáp số nào đúng

Hướng dẫn

Nhiệt lượng tỏa ra trong mỗi giờ là:

\[Q={{I}^{2}}Rt={{100.5}^{2}}.\text{60}\text{.60 }={{9.10}^{6}}J=2,5kWh\]

Chọn đáp án B

Ví dụ 3: Chọn câu trả lời sai. Một gia đình có chỉ số tiêu thụ trên công tơ điện trung bình mỗi tháng là 200 số. Lượng điện năng tiêu thụmỗi tháng của gia đình đó là :

A.\[\text{W}=7,{{2.10}^{8}}J\] B.\[\text{W}=7,{{2.10}^{8}}J\] C.W=720mJ D.W=720MJ

Hướng dẫn

Chỉ số tiêu thụ trên công tơ điện trung bình mỗi tháng là 200 số \[\Rightarrow \] Q =200 kWh

Lượng điện tiêu thụ mỗi tháng của gia đình đó là \[\Rightarrow Q={{200.10}^{3}}.60.60=7,{{2.10}^{8}}J\]

Chọn đáp án C

Ví dụ 4: Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch không tỉ lệ thuận với

A.hiệu điện thếhai đầu mạch. B.nhiệt độ của vật dẫn trong mạch.

C.cường độ dòng điện trong mạch. C.thời gian dòng điện chạy qua mạch.

Hướng dẫn

Điện năng tiêu thụ trong mạch: \[Q={{I}^{2}}Rt\]

\[\Rightarrow \]Điện năng tiêu thụkhông tỉlệthuận với nhiệt độcủa vật dẫn trong mạch.

Chọn đáp án B

Ví dụ 5: Cho đoạn mạch có hiệu điện thếhai đầu không đổi, khi điện trở trong mạch được điều chỉnh tăng 2 lần thì trong cùng khoảng thời gian, năng lượng tiêu thụ của mạch

A.giảm 2 lần. B. giảm 4 lần. C.tăng 2 lần. D.không đổi.

Hướng dẫn

Năng lượng tiêu thụ trong mạch: \[Q=\frac{{{U}^{2}}}{R}t\]

\[\Rightarrow \] Khi R tăng 2 lần thì năng lượng tiêu thụ trong mạch giảm 2 lần.

Chọn đáp án A

Ví dụ 6: Cho một đoạn mạch có điện trởkhông đổi. Nếu hiệu điện thế hai đầu mạch tăng 2 lần thì trong cùng khoảng thời gian năng lượng tiêu thụ của mạch

A. tăng 4 lần. B.tăng 2 lần. C.không đổi. D.giảm 2 lần.

Hướng dẫn

Năng lượng tiêu thụ trong mạch: \[Q=\frac{{{U}^{2}}}{R}t\]

\[\Rightarrow \]Khi hiệu điện thếhai đầu mạch tăng 2 lần thì năng lượng tiêu thụtrong mạch tăng 4 lần.

Chọn đáp án A

Ví dụ 7: Người ta làm nóng 1 kg nước thêm \[{{1}^{o}}C\] bằng cách cho dòng điện 1 A đi qua một điện trở7 Ω. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Thời gian cần thiết là

A. 10 phút. B.600 phút. C. 10 s. D.1 h.

Hướng dẫn

Nhiệt lượng tỏa ra : \[{{Q}_{1}}={{I}^{2}}Rt=7tJ\]

Nhiệt lượng thu vào \[{{Q}_{2}}=mc\vartriangle t=4200J\Rightarrow {{Q}_{2}}={{Q}_{1}}\Leftrightarrow t=600s\]

Chọn đáp án A

Ví dụ 8: Một bếp điện có công suất định mức 1.100W khi họat động bình thường ởhiệu điện thế định mức 220V. Điện trở của bếp điện bằng :

A.R = 0,2Ω B.R = 20Ω C. R = 44Ω D. R = 440Ω

Hướng dẫn

Điện trở của bếp điện bằng : \[R=\frac{{{U}^{2}}}{P}=\frac{{{220}^{2}}}{1100}=44\Omega \]

Chọn đáp án C

Ví dụ 9: Khi hai điện trởgiống nhau mắc song vào một hiệu điện thếU không đổi thì công suất tiêu thụ của chúng là 20 W. Nếu mắc chúng nối tiếp rồi mắc vào hiệu điện thế nói trên thì công suất tiêu thụ của chúng là:

A.5 W. B.10 W. C.40 W. D.80 W.

Hướng dẫn

Khi hai điện trở mắc nối tiếp nhau: \[\Rightarrow {{R}_{1}}=2R\]

Khi hai điện trở mắc song song nhau \[\Rightarrow {{R}_{2}}=0,5R\]

Ta có : \[\frac{{{P}_{2}}}{{{P}_{1}}}=\frac{{{R}_{1}}}{{{R}_{2}}}=4\Leftrightarrow {{P}_{1}}=5W\]

Chọn đáp án A

Ví dụ 10: Một phân xưởng cơ khí sử dụng một động cơ điện xoay chiều có hiệu suất 80%. Khi động cơ hoạt động sinh ra một công suất cơlà 7,5kW. Biết rằng, mỗi ngày động cơ hoạt động 8 giờ và giá tiền của một “số” điện công nghiệp là 1200 đồng. Trong một tháng (30 ngày), số tiền mà phân xưởng đó phải trả cho ngành điện là:

A. 1.350.000 đồng.

B. 5.400.000 đồng.

C. 675.000 đồng.

D. 2.700.000 đồng.

Hướng dẫn

Công suất toàn phẩn của động cơ : \[{{P}_{tp}}=\frac{{{P}_{ci}}}{H}=\frac{7,5}{0,8}=9,375W\]

\[\Rightarrow \] Trong 8h năng lượng mà động cơ tiêu thụ là: \[{{Q}_{8h}}={{P}_{tp}}.8=75kWh\]

\[\Rightarrow \] Trong 1 tháng năng lượng mà động cơ tiêu thụ là: \[{{Q}_{t}}=30{{Q}_{8h}}=2250kWh\]

\[\Rightarrow \] Số tiền phân xưởng đó phải trả là: \[T=1200{{Q}_{t}}=2.700.000\]

Chọn đáp án D

III, Bài tập tự luyện

Câu 1: Trong một đoạn mạch có điện trởthuần không đổi, nếu muốn tăng công suất tỏa nhiệt lên 4 lần thì phải

A.tăng hiệu điện thế 2 lần.

B. tăng hiệu điện thế 4 lần.

C.giảm hiệu điện thế 2 lần.

D.giảm hiệu điện thế 4 lần.

Câu 2: Trong các nhận xét sau về công suất điện của một đoạn mạch, nhận xét không đúng là:

A.Công suất tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đầu mạch.

B. Công suất tỉ lệ thuận với cường độdòng điện chạy qua mạch.

C.Công suất tỉ lệ nghịch với thời gian dòng điện chạy qua mạch.

D.Công suất có đơn vị là oát W.

Câu 3: Hai đầu đoạn mạch có một hiệu điện thếkhông đổi, nếu điện trở của mạch giảm 2 lần thì công suất điện của mạch

A.tăng 4 lần. B. không đổi. C.giảm 4 lần. D. tăng 2 lần.

Câu 4: Cho đoạn mạch điện trở10 Ω, hiệu điện thế2 đầu mạch là 20 V. Trong 1 phút điện năng tiêu thụcủa mạch là

A.2,4 kJ B. 40 J. C.24 kJ. D. 120 J.

Câu 5: Một đoạn mạch có điện trởxác định với hiệu điện thếhai đầu không đổi thì trong 1 phút tiêu thụmất 40 J điện năng. Thời gian đểmạch tiêu thụhết một 1 kJ điện năng là

A.25 phút. B.1/40 phút. C.40 phút. D. 10 phút.

Câu 6: Một đoạn mạch có hiệu điện thế2 đầu không đổi. Khi chỉnh điện trởcủa nguồn là 100 Ωthì công suất của mạch là 20 W. Khi chỉnh điện trởcủa mạch là 50 Ωthì công suất của mạch là

A.10 W. B. 5 W. C. 40 W. D. 80 W.

Câu 7: Khi hai điện trởgiống nhau mắc nối tiếp vào một hiệu điện thếU không đổi thì công suất tiêu thụcủa chúng là 20 W. Nếu mắc chúng song song rồi mắc vào hiệu điện thế nói trên thì công suất tiêu thụcủa chúng là:

A. 5 W. B.10 W. C. 40 W. D.80 W.

Câu 8: Chọn câu trảlời đúng. Hai bóng đèn có ghi (220V- 25W), (220V- 75W) .

A.Bóng đèn thứnhất sáng mạnh hơn bóng đèn hai

B.Bóng thứhai sáng mạnh hơn bóng đèn thứnhất

C.Hai bóng đèn cùng độ sáng

D.Không thểbiết bóng đèn nào sáng mạnh hơn

Câu 9: Đểtrang trí người ta dùng các bóng đèn (12V- 6W) mắc nối tiếp với mạng điện có hiệu điện thếU = 240V. Để các đèn sáng bình thường thì sốbóng đèn phải sửdụng là :

A.n = 2 bóng B.n = 4 bóng C.n = 20 bóng D.n = 40 bóng

Câu 10: Một phân xưởng cơkhí sử dụng một động cơ điện xoay chiều có hiệu suất 80%. Khi động cơhoạt động sinh ra một công suất cơ là 7,5kW. Biết mỗi ngày động cơ hoạt động 8 giờ và giá tiền của một “số” điện công nghiệp là 2000 đồng. Trong một tháng (30 ngày), số tiền mà phân xưởng đó phải trả cho ngành điện là:

A. 1.350.000 đồng.

B. 5.400.000 đồng.

C. 4.500.000 đồng.

D. 2.700.000 đồng.

Đáp án