1. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN
a. Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được tính:
\({\bf{A}} = {\bf{Uq}} = {\bf{UIt}}\)
Trong đó:
Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó: \(P = \dfrac{A}{t} = {\mathbf{UI}}\left( {\mathbf{W}} \right)\)
c. Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn)
\({\bf{Q}} = {\bf{R}}{{\bf{I}}^{\bf{2}}}{\bf{t}}\)
2. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN
a. Công của nguồn điện
Công của nguồn điện là công của dòng điện chạy trong toàn mạch: Biểu thức: \({{\bf{A}}_{{\bf{ng}}}} = {\bf{qE}} = {\bf{EIt}}\)
b. Công suất của nguồn điện
Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của toàn mạch: \({{\bf{P}}_{{\bf{ng}}}} = \dfrac{A}{t} = {\rm{ }}{\bf{E}}.{\bf{I}}\)
3. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ CHỈ TỎA NHIỆT
a. Công: \({\bf{A}} = {\bf{UIt}} = {\bf{R}}{{\bf{I}}^{\bf{2}}}{\bf{t}} = \frac{{{U^2}}}{R}t\)
b. Công suất : \({\bf{P}} = {\bf{UI}} = {\bf{R}}{{\bf{I}}^{\bf{2}}} = \frac{{{U^2}}}{R}\).
4. HIỆU SUẤT NGUỒN DIỆN
\({\bf{H}} = \dfrac{{{A_{có ích}}}}{A}\, = \,\frac{{{U_N}}}{E}\, = \,\frac{{{R_N}}}{{{R_N} + r}}\)
5. VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1. Cho mạch điện như hình vẽ trong đó Đ:6V - 4,5W; U=9V; R là một biến trở.
a/ K đóng đèn sáng bình thường xác định số chỉ của ampe kế
b/ Tính công suất điện của biến trở R
c/ Tính điện năng tiêu thụ của biến trở R và điện năng tiêu thụ của toàn mạch trong thời gian 10phút
Câu 2. Cho mạch điện như hình vẽ
Giá trị ghi trên đèn Đ: 220V-100W; điện trở R là một bàn là điện có ghi: 220V-1000W, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là 110V.
a/ Tính điện trở tương đương của toàn mạch.
b/ Tính điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian 1giờ theo đơn vị J và kWh
Câu 3. Một bóng đèn sáng bình thường ở hiệu điện thế 220V số chỉ ampe kế trong mạch là 341mA. Tính công suất định mức của bóng đèn, và điện năng bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày biết rằng mỗi ngày trung bình đèn thắp sáng trong 4giờ. Nếu giá điện là 2500đ/số thì bóng tiêu thụ hết bao nhiêu tiền.
Câu 4. Bóng đèn huỳnh quang công suất 40W chiếu sáng tương đương với bóng đèn dây tóc công suất 100W. Nếu trung bình một ngày thắp sáng 14 tiếng trong một tháng (30 ngày) sẽ tiết kiệm được bao nhiêu số điện.
Câu 5. Một bếp điện có công suất tỏa nhiệt là 1800W cần thời gian đun là bao lâu để đun sôi 1 lít nước ở nhiệt độ 20$^{o}$C biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgđộ, coi nhiệt lượng tỏa ra ngoài môi trường là không đáng kể.
Câu 6. Người ta đung sôi một ấm nước bằng một bếp điện. Ấm tỏa nhiệt ra không khí trong đó nhiệt lượng hao phí tỉ lệ với thời gian đun. Khi hiệu điện thế U$_{1}$ = 200V thì sau 5 phút nước sôi. Khi hiệu điện thế U$_{2}$ = 100V thì sau 25 phút nước sôi. Hỏi nếu hiệu điện thế U$_{3}$ = 150V thì sau bao lâu nước sôi.
Câu 7. Một bóng đèn dây tóc có ghi 806Ω – 60W.
a/ Ý nghĩa của các chỉ số trên. Tính hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu của bóng đèn. Tính cường độ dòng điện qua bóng đèn khi đèn sáng bình thường.
b/ Mắc bóng đèn trên vào hai điểm có hiệu điện thế 200V. Cho rằng điện trở của dây tóc bóng đèn thay đổi không đang kể theo nhiệt độ. Tính công suất của đèn khi đó.
Câu 8. Một điện trở R nhúng vào nhiệt lượng kế dùng nước chảy, cho dòng điện một chiều có cường độ 1,5A chạy qua điện trở. Người ta điều chỉnh lưu lượng của dòng nước sao cho sự chênh lệch nhiệt độ của nước chảy ra so với nước chảy vào là 1,8$^{o}$. Biết lưu lượng dòng chảy là L = 800cm$^{3}$/phút, nhiệt dung riêng của nước là 4,2(J/g.K) và khối lượng riêng của nước là 1g/cm$^{3}$. Bỏ qua mọi hao phí ra môi trường xung quanh. Xác định giá trị của điện trở.
Câu 9. Một ấm nước dùng với hiệu điện thế 220V thì đun sôi được 1,5 lít nước từ nhiệt độ 20$^{o}$C trong thời gian 10 phút. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Khối lượng riêng của nước là 1000kg/m$^{3}$ và hiệu suất của ấm là 90%
a/ Tính điện trở của ấm
b/ Tính công suất điện của ấm
Câu 10. Một bàn là được sử dụng đúng với hiệu điện thế định mức là 220V trong 30 phút thì tiêu thụ một lượng điện năng là 1440kJ. Tính
a/ Công suất điện của bàn là
b/ Điện trở của bàn là và dòng điện chạy qua nó khi đó.
a. Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được tính:
\({\bf{A}} = {\bf{Uq}} = {\bf{UIt}}\)
Trong đó:
- U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch
- I (A) cường độ dòng điện qua mạch
- t (s) thời gian dòng điện chạy qua mạch
Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó: \(P = \dfrac{A}{t} = {\mathbf{UI}}\left( {\mathbf{W}} \right)\)
c. Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn)
\({\bf{Q}} = {\bf{R}}{{\bf{I}}^{\bf{2}}}{\bf{t}}\)
2. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN
a. Công của nguồn điện
Công của nguồn điện là công của dòng điện chạy trong toàn mạch: Biểu thức: \({{\bf{A}}_{{\bf{ng}}}} = {\bf{qE}} = {\bf{EIt}}\)
b. Công suất của nguồn điện
Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của toàn mạch: \({{\bf{P}}_{{\bf{ng}}}} = \dfrac{A}{t} = {\rm{ }}{\bf{E}}.{\bf{I}}\)
3. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ CHỈ TỎA NHIỆT
a. Công: \({\bf{A}} = {\bf{UIt}} = {\bf{R}}{{\bf{I}}^{\bf{2}}}{\bf{t}} = \frac{{{U^2}}}{R}t\)
b. Công suất : \({\bf{P}} = {\bf{UI}} = {\bf{R}}{{\bf{I}}^{\bf{2}}} = \frac{{{U^2}}}{R}\).
4. HIỆU SUẤT NGUỒN DIỆN
\({\bf{H}} = \dfrac{{{A_{có ích}}}}{A}\, = \,\frac{{{U_N}}}{E}\, = \,\frac{{{R_N}}}{{{R_N} + r}}\)
5. VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1. Cho mạch điện như hình vẽ trong đó Đ:6V - 4,5W; U=9V; R là một biến trở.
b/ Tính công suất điện của biến trở R
c/ Tính điện năng tiêu thụ của biến trở R và điện năng tiêu thụ của toàn mạch trong thời gian 10phút
a/ I=I$_{đ}$=$\dfrac{P_{đ}}{U_{đ}}$=0,75A
b/ U=U$_{R}$ + U$_{đ}$ => U$_{R}$=3V => R=$\dfrac{U_{R}}{I}$=4Ω
P$_{R}$=I$^{2}$.R=2,25W
c/ A$_{R}$=P$_{R}$.t=1350J; A=U.I.t=4050J
b/ U=U$_{R}$ + U$_{đ}$ => U$_{R}$=3V => R=$\dfrac{U_{R}}{I}$=4Ω
P$_{R}$=I$^{2}$.R=2,25W
c/ A$_{R}$=P$_{R}$.t=1350J; A=U.I.t=4050J
Câu 2. Cho mạch điện như hình vẽ
a/ Tính điện trở tương đương của toàn mạch.
b/ Tính điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian 1giờ theo đơn vị J và kWh
a/ R$_{đ}$=$\dfrac{U^{2}_{đm1}}{P_{đm1}}$=484Ω
R= $\dfrac{U^{2}_{đm2}}{P_{đm2}}$=48,4Ω
$R_{tđ}=\dfrac{R_{đ}R}{R_{đ}+R}$=44Ω
b/ $A=\dfrac{U^{2}}{R_{tđ}}$.t=990000 J=0,275 kWh
R= $\dfrac{U^{2}_{đm2}}{P_{đm2}}$=48,4Ω
$R_{tđ}=\dfrac{R_{đ}R}{R_{đ}+R}$=44Ω
b/ $A=\dfrac{U^{2}}{R_{tđ}}$.t=990000 J=0,275 kWh
Câu 3. Một bóng đèn sáng bình thường ở hiệu điện thế 220V số chỉ ampe kế trong mạch là 341mA. Tính công suất định mức của bóng đèn, và điện năng bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày biết rằng mỗi ngày trung bình đèn thắp sáng trong 4giờ. Nếu giá điện là 2500đ/số thì bóng tiêu thụ hết bao nhiêu tiền.
R$_{đ}$=$R_{đ}=\dfrac{U_{đ}}{I_{đ}}$=645Ω
P$_{đm}$=U$_{đ}$.I$_{đ}$=75W
A=U.It=32400000J=9kWh => m=22500đ
P$_{đm}$=U$_{đ}$.I$_{đ}$=75W
A=U.It=32400000J=9kWh => m=22500đ
Câu 4. Bóng đèn huỳnh quang công suất 40W chiếu sáng tương đương với bóng đèn dây tóc công suất 100W. Nếu trung bình một ngày thắp sáng 14 tiếng trong một tháng (30 ngày) sẽ tiết kiệm được bao nhiêu số điện.
A$_{1}$=P$_{1}$t=60480000(J)=16,8kWh
A$_{2}$=P$_{2}$t=151200000=42kWh
Tiết kiệm: A=A$_{2}$ - A$_{1}$=25,2kWh
A$_{2}$=P$_{2}$t=151200000=42kWh
Tiết kiệm: A=A$_{2}$ - A$_{1}$=25,2kWh
Câu 5. Một bếp điện có công suất tỏa nhiệt là 1800W cần thời gian đun là bao lâu để đun sôi 1 lít nước ở nhiệt độ 20$^{o}$C biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgđộ, coi nhiệt lượng tỏa ra ngoài môi trường là không đáng kể.
Q=P.t=m.C.ΔT=> t=186,6s=3,11 phút
A=P.t$_{2}$=162 kWh
A=P.t$_{2}$=162 kWh
Câu 6. Người ta đung sôi một ấm nước bằng một bếp điện. Ấm tỏa nhiệt ra không khí trong đó nhiệt lượng hao phí tỉ lệ với thời gian đun. Khi hiệu điện thế U$_{1}$ = 200V thì sau 5 phút nước sôi. Khi hiệu điện thế U$_{2}$ = 100V thì sau 25 phút nước sôi. Hỏi nếu hiệu điện thế U$_{3}$ = 150V thì sau bao lâu nước sôi.
Công suất toàn phần: P = U$^{2}$/R
Gọi ΔP là công suất hao phí => nhiệt lượng cần cung cấp để nước sôi
Q$_{1}$ = (U$_{1}$$^{2}$/R – ΔP).t$_{1}$
Q$_{2}$ = (U$_{2}$$^{2}$/R – ΔP).t$_{2}$
Q$_{3}$ = (U$_{3}$$^{2}$/R – ΔP).t$_{3}$
Nước sôi ở nhiệt độ như nhau => Q$_{1}$ = Q$_{2}$ = Q$_{3}$
Giải hê phương trình trên => t$_{3}$ = 9,375 phút
Gọi ΔP là công suất hao phí => nhiệt lượng cần cung cấp để nước sôi
Q$_{1}$ = (U$_{1}$$^{2}$/R – ΔP).t$_{1}$
Q$_{2}$ = (U$_{2}$$^{2}$/R – ΔP).t$_{2}$
Q$_{3}$ = (U$_{3}$$^{2}$/R – ΔP).t$_{3}$
Nước sôi ở nhiệt độ như nhau => Q$_{1}$ = Q$_{2}$ = Q$_{3}$
Giải hê phương trình trên => t$_{3}$ = 9,375 phút
Câu 7. Một bóng đèn dây tóc có ghi 806Ω – 60W.
a/ Ý nghĩa của các chỉ số trên. Tính hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu của bóng đèn. Tính cường độ dòng điện qua bóng đèn khi đèn sáng bình thường.
b/ Mắc bóng đèn trên vào hai điểm có hiệu điện thế 200V. Cho rằng điện trở của dây tóc bóng đèn thay đổi không đang kể theo nhiệt độ. Tính công suất của đèn khi đó.
a/ Chỉ số ghi trên đèn cho biết điện trở của dây tóc là R = 806Ω công suất cực đại của bóng đèn P = 60W.
P = U$^{2}$/R => U = 220V.
I = P/U = 0,273 A
b/ P’ = U’$^{2}$/R = 49,6W
P = U$^{2}$/R => U = 220V.
I = P/U = 0,273 A
b/ P’ = U’$^{2}$/R = 49,6W
Câu 8. Một điện trở R nhúng vào nhiệt lượng kế dùng nước chảy, cho dòng điện một chiều có cường độ 1,5A chạy qua điện trở. Người ta điều chỉnh lưu lượng của dòng nước sao cho sự chênh lệch nhiệt độ của nước chảy ra so với nước chảy vào là 1,8$^{o}$. Biết lưu lượng dòng chảy là L = 800cm$^{3}$/phút, nhiệt dung riêng của nước là 4,2(J/g.K) và khối lượng riêng của nước là 1g/cm$^{3}$. Bỏ qua mọi hao phí ra môi trường xung quanh. Xác định giá trị của điện trở.
ΔT = 1,8; c = 4,2 J/(g.K); I = 1,5A; D = 1g/cm$^{3}$
Lưu lượng dòng chảy L = V/t = 800/60 = 40/3 (cm$^{3}$/s)
Nhiệt lượng tỏa ra: Q$_{1}$ = I$^{2}$.Rt
Nhiệt lượng thu vào: Q$_{2}$ = mc(T$_{2}$ – T$_{1}$) = DVc.ΔT
Q$_{1}$ = Q$_{2}$ => R = $\dfrac{Dc\Delta T}{I^{2}}.L$ = 44,8Ω
Lưu lượng dòng chảy L = V/t = 800/60 = 40/3 (cm$^{3}$/s)
Nhiệt lượng tỏa ra: Q$_{1}$ = I$^{2}$.Rt
Nhiệt lượng thu vào: Q$_{2}$ = mc(T$_{2}$ – T$_{1}$) = DVc.ΔT
Q$_{1}$ = Q$_{2}$ => R = $\dfrac{Dc\Delta T}{I^{2}}.L$ = 44,8Ω
Câu 9. Một ấm nước dùng với hiệu điện thế 220V thì đun sôi được 1,5 lít nước từ nhiệt độ 20$^{o}$C trong thời gian 10 phút. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Khối lượng riêng của nước là 1000kg/m$^{3}$ và hiệu suất của ấm là 90%
a/ Tính điện trở của ấm
b/ Tính công suất điện của ấm
t = 10 phút = 600s; H = 90% = 0,9; U = 220V; m = 1,5kg; D = 1000kg/m$^{3}$
a/ Nhiệt lượng tỏa ra Q$_{1}$ = (U$^{2}$/R).t
Nhiệt lượng thu vào: Q$_{2}$ = mc(T$_{2}$ – T$_{1}$) = DV.c(T$_{2}$ – T$_{1}$)
Q$_{1}$ = H.Q$_{2}$ => R = 52Ω
b/ P = U$^{2}$/R = 933W = 0,933kW
t = (20/60).30 = 10h
A = P.t = 9,33 kWh
a/ Nhiệt lượng tỏa ra Q$_{1}$ = (U$^{2}$/R).t
Nhiệt lượng thu vào: Q$_{2}$ = mc(T$_{2}$ – T$_{1}$) = DV.c(T$_{2}$ – T$_{1}$)
Q$_{1}$ = H.Q$_{2}$ => R = 52Ω
b/ P = U$^{2}$/R = 933W = 0,933kW
t = (20/60).30 = 10h
A = P.t = 9,33 kWh
Câu 10. Một bàn là được sử dụng đúng với hiệu điện thế định mức là 220V trong 30 phút thì tiêu thụ một lượng điện năng là 1440kJ. Tính
a/ Công suất điện của bàn là
b/ Điện trở của bàn là và dòng điện chạy qua nó khi đó.
a/ P = A/t = 800W
b/ R = U$^{2}$/P = 60,5 Ω; I = P/U = 40/11 (A)
b/ R = U$^{2}$/P = 60,5 Ω; I = P/U = 40/11 (A)
Sửa lần cuối: