Điện năng - Công của dòng điện

Bài 13. ĐIỆN NĂNG - CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN

A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1. Dòng điện có năng lượng vì nó có thể thực hiện công và cung cấp nhiệt lượng. Năng lượng của dòng điện được gọi là điện năng.

2. Công của dòng điện sản ra ở một đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác :

A = $\wp$t = UIt.

3. Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm của công tơ điện cho biết lượng điện năng đã được sử dụng là 1 kilôoát giờ :

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

Lưu ý:

- Có thể tính công của dòng điện bằng các công thức

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

- Dựa vào định nghĩa công của dòng điện, có thể tính điện năng tiêu thụ của một mạch điện bằng công thức

A = $A_{1}$ + $A_{2}$ + ...

B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SBT

C1. + Dòng điện thực hiện công cơ học trong hoạt động của máy khoan, máy bơm.

+ Dòng điện cung cấp nhiệt lượng trong hoạt động của mỏ hàn, nồi cơm điện và bàn là.

C2.

C3. Đối với bóng đèn dây tóc và đèn LED thì phần năng lượng có ích là năng lượng ánh sáng, phần năng lượng vô ích là nhiệt năng.

Đối với nồi cơm điện và bàn là thì phần năng lượng có ích là nhiệt năng, phần năng lượng vô ích là năng lượng ánh sáng (nếu có).

Đối với quạt điện và máy bơm nước thì phần năng lượng có ích là cơ năng, phần năng lượng vô ích là nhiệt năng.

C4. $\wp$ = $\large \frac{A}{t}$

C5. Từ câu C4 ⇒ A = $\wp$t. Mặt khác $\wp$ = UI ⇒ A = UIt.

C6. Mỗi số đếm của công tơ ứng với lượng điện năng đã sử dụng là 1 kW.h.

C7. Vì hiệu điện thế sử dụng của bóng đèn bằng hiệu điện thế định mức $U_{D}$ = 220 V nên công suất tiêu thụ của bóng đèn bằng công suất định mức của nó $\wp _{D}$ = 75 W = 0,075 kW.

Lượng điện năng và bóng đèn sử dụng trong 4 giờ là :

A = $\wp$t = 0,075.4 = 0,3 kW.h

Số đếm của công tơ khi đó là 0,3 số.

C8. Lượng điện năng mà bếp điện sử dụng trong 2 giờ là: A = 1,5 kW.h.

Công suất của bếp điện là :

Cường độ dòng điện chạy qua bếp là :

13.1. B.

13.2. C.

13.3. a) Điện trở của đèn là:

b) Điện năng mà đèn sử dụng trong 1 giờ là :

A = $\wp$t = 6.3600 = 21600 J = 21,6 kJ.

13.4. a) Công suất điện của bàn là :

b) Cường độ dòng điện chạy qua bàn là :

Điện trở của bàn là :

13.5. Công suất tiêu thụ điện năng trung bình là :

13.6. a) Công suất điện trung bình của khu dân cư là :

$\wp$ = 120.500 = 60 000 W = 60 kW

b) Điện năng khu dân cư sử dụng trong 30 ngày là :

A = $\wp$t = 60.30.4 = 7 200 kW.h

c) Tiền điện khu dân cư phải trả trong 30 ngày :

T = 7200.700 = 5 040 000 đ

Tiền điện mỗi hộ phải trả :

13.7. B.

13.8. D.

13.9. A.

13.10. a) Vì ấm điện được sử dụng đúng hiệu điện thế định mức U = 220 V nên công suất điện bằng công suất định mức

$\wp$ = 1100 W = 1,1 kW.

Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là

b) Điện năng mà ấm điện tiêu thụ trong 30 ngày là :

A = $\wp$t = 1,1.30.0,5 = 16,5 kW.h

Tiền điện phải trả cho việc đun nước trong 30 ngày :

T = 16,5.1000 = 16 500 đ

13.11. a) Vì nồi cơm điện được sử dụng đúng hiệu điện thế định mức U = 220 V nên công suất điện bằng công suất định mức $\wp$ = 400 W = 0,4 kW

Điện trở của dây nung là

Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là :

b) Điện năng mà nồi cơm điện tiêu thụ trong 30 ngày là:

A = $\wp$t = 0,4.30.2 = 24 kW.h

13.12. a) Điện năng mà gia đình này sử dụng trong 30 ngày là :

A = 30($\wp _{1}t_{1}$ + $\wp _{2}t_{2}$ + $\wp _{3}t_{3}$) = 30.(0,15.10 + 0,1.12 + 0,5.5) = 156 kW.h

b) Tiền điện mà gia đình này phải trả trong 30 ngày :

T = 156.1000 = 156 000 đ

C. BÀI TẬP BỔ SUNG

13a. Một chiếc đèn bàn dùng bóng đèn dây tóc có ghi 220 V – 60 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V.

a) Tính điện năng tiêu thụ của đèn trong 1 tháng (30 ngày), biết trung bình mỗi ngày đèn được sử dụng 10 giờ.

b) Nếu thay bóng đèn loại 220 V – 60 W bằng bóng đèn loại 220 V – 25 W thì mỗi tháng có thể tiết kiệm được bao nhiêu tiền ? Biết rằng cường độ ánh sáng của bóng đèn loại 25 W đủ để làm việc và coi rằng điện năng mà đèn bàn tiêu thụ nằm trong bậc phụ trội của giá điện là 1214 đ/kW.h.

13b. Hai bóng đèn dây tóc, Đ$_{1}$ có ghi 220 V – 100 W và Đ$_{2}$ có ghi 220 V – 25 W.

a) Tính điện trở của mỗi đèn khi sáng bình thường.

b) Hai bóng đèn được mắc song song với nhau vào đoạn mạch có hiệu điện thế U = 198V. Tính điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 tháng (30 ngày). Cho biết trung bình mỗi ngày các đèn được sử dụng 5 giờ và điện trở của mỗi đèn trong trường hợp này giảm 10% so với điện trở của chúng khi sáng bình thường.

HƯỚNG DẪN GIẢI

13a. a) Vì đèn sử dụng đúng hiệu điện thế định mức nên công suất tiêu thụ của đèn là 60 W. Điện năng tiêu thụ của đèn trong 1 tháng là:

A = $\wp$t = 0,06.30.10 = 18 kW.h

b) Điện năng tiêu thụ của đèn 220 V – 25 W trong 1 tháng là :

A' = $\wp '$t = 0,025.30.10 = 7,5 kW.h

Số tiền tiết kiệm được từ việc sử dụng đèn bàn là :

(18 – 7,5).1214 = 12 747 đồng

13b. a) Điện trở của mỗi đèn khi sáng bình thường là:

$R_{1}$ = 484$\Omega$ và $R_{2}$ = 1936$\Omega$

b) Điện trở của đoạn mạch song song là:

Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là :

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 tháng là :

A = $\wp$t = 0,10125.5.30 = 15,1875 kW.h