§8. ĐIỆN NĂNG. CÔNG SUẤT ĐIỆN
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
• Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch
A = Uq = UIt
• Công suất điện của đoạn mạch: P = $\large \frac{A}{t}$ = UI
• Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
P = $RI^{2}$ = $\large \frac{U^{2}}{R}$
• Định luật Jun-Len-xơ: Q = R$I^{2}$t
• Công của nguồn điện: $A_{ng}$ = $\xi$It
• Công suất của nguồn điện
$P_{ng}$ = $\large \frac{A_{ng}}{t}$ = $\xi$I
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính điện năng tiêu thụ và công suất điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.
Giải
Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực điện trường thực hiện. Công thức tính điện năng tiêu thụ của đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua: A = Uq = UIt
Công thức tính công suất điện của đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua : P = UI
2. Hãy nêu tên một dụng cụ hay một thiết bị điện cho mỗi trường hợp dưới đây:
a) Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng.
b) Khi hoạt động, biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.
c) Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.
d) Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành năng lượng hoá học và nhiệt năng.
Giải
a) Điện năng biến đổi thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng: bóng đèn dây tóc.
b) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng: bàn ủi điện
c) Khi hoạt động điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng: quạt máy
d) Khi hoạt động điện năng biến đổi thành năng lượng hoá học và nhiệt năng: ắc quy
3. Công suất toả nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?
Giải
Công suất toả nhiệt của một vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ toả nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian
P = R$I^{2}$
4. Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trong mạch kín? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.
Giải
Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch
$A_{ng}$ = $\xi$It
Công suất của nguồn điện là công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.
$P_{ng}$ = $\xi$I
5. Chọn câu đúng.
Điện năng tiêu thụ được đo bằng
A. vôn kế.
C. ampe kế.
B. công tơ điện.
D. tĩnh điện kế.
Giải
Chọn câu B
6. Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?
A. Jun (J).
B. Oát (W).
C. Newton (N).
D. Culông (C).
Giải
Chọn câu B
7. Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện có cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong một giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây này là 6 V.
Giải
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch: A = UIt = 6.1.3600 = 21600 J
Công suất điện của đoạn mạch: P = UI = 6.1 = 6 W
8. Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220 V - 1000 W.
a) Cho biết ý nghĩa của các số ghi trên.
b) Sử dụng ấm điện với hiệu điện thế 220 V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25° C. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K).
Giải
a) Chỉ số (220V - 100W) ghi trên ấm điện cho ta biết hiệu điện thế định mức của ấm là 220V và công suất định mức của ấm là 1000W. Nghĩa là hiệu điện thế tối đa mà ấm điện có thể chịu được là U = 220V và khi đó công suất do bếp toả ra là P = 1000W
b) Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước trong ấm
$Q_{1}$ = mc($t_{2}$ - $t_{1}$) = 2.4190(100°C - 25°C) = 2.4190.75 = 628500 J
Nhiệt lượng do bếp toả ra:
- Thời gian để đun sôi ấm nước
.png)
9. Một nguồn điện có suất điện động 12 V. Khi mắc nguồn điện này với một bóng đèn để thành một mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,8 A. Tính công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính công suất của nguồn điện khi đó.
Giải
Công do nguồn điện sinh ra: $A_{ng}$ = $\xi$It = 12.0,8.60.15 = 8640 J
Công suất của nguồn điện: $P_{ng}$ = $\xi$I = 12.0,8 = 9,6 W