CĐ Công, công suất - Dương Thị Hoài

CHUYÊN ĐỀ: CÔNG, CÔNG SUẤT ĐIỆN Người thực hiện: Dương Thị Hoài Bài 1(12.5 sbt) Trên nồi cơm điện có ghi 220 V- 528W a) b) Tính cường độ định mức dòng điện chạy qua dây nung nồi Tính điện trở dây nung nồi hoạt động bình thường Bài giải a) Cường độ định mức dòng điện chạy qua dây nung nồi là: Ta có P =UI => I= = = 2,4A b) Điện trở dây nung nồi hoạt động bình thường là: R = = = 91,7 Bài (12.7sbt) Ở cơng trường xây dựng có sử dụng máy nâng để nâng khối vật liệu có trọng lượng 2000N lên tới độ cao 15m thời gian 40 giây Phải dùng động điện có cơng suất thích hợp cho máy nâng này? Bài giải: Ta có: Cơng thực nâng vật : A=F.s=2000.15=30000J Ta lại có: A=P.t =>P=At=30000 40 =750W= 0,75kW Bài 3(12.10sbt) Có hai điện trở R1 R2=2R1 mắc song song vào hiệu điện không đổi Công suất điện ℘1, ℘2 tương ứng hai điện trở có mối quan hệ ? Bài giải: Ta có => Bài (12.17sbt) Trên bóng đèn dây tóc Đ1 có ghi 220V-100W, Trên bóng đèn dây tóc Đ có ghi 220V75W a Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện 220V Tính công suất đoạn mạch song song cường độ dịng điện mạch b Mắc hai đèn nối tiếp với mắc đoạn mạch vào hiệu điện 220V Tính hiệu điện hai đầu đèn công suất điện đoạn mạch nối tiếp này, cho điện trở đèn 50% điện trở đèn sáng bình thường Bài giải a) Điện trở dây tóc bóng đèn Đ1 Đ2: Ω Ω Điện trở tồn mạch song song: =>R= 276,6 Ω Cơng suất đoạn mạch : Cường độ dòng điện mạch chính: b) Điện trở tương đương tồn mạch nối tiêp: 484 + 645,3=1129,3 Ω Cường độ dòng điện qua mạch: => Hiệu điện hai đầu đèn Đ1 Đ2: Công suất đoạn mạch: = 36,8 W = 49 W  Bài ( 13.6sbt) Một khu dân cư có 500 hộ gia đình, trung bình hộ sử dụng ngày với công suất điện 120W a Tính cơng suất điện trung bình khu dân cư b Tính điện mà khu dân cư sử dụng 30 ngày c Tính tiền điện hộ khu dân cư 30 ngày với giá 700đ/kW.h Bài giải a) Cơng suất điện trung bình khu dân cư là: P=120.500=60000W=60kW b) Điện khu dân cư sử dụng 30 ngày là: A=P.t=60.4.30=720kW.h=2,592 1010J c) Tiền điện hộ phải trả là: t =0,12.4.700.30=10080 đồng Tiền điện khu dân cư phải trả là: T=500.10080=5040000đồng Bài (13.10sbt) Một ấm điện loại 220V-1100W sử dụng với hiệu điện 220V để đun nước a Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung ấm b Thời gian dùng ấm để đun sơi nước ngày 30 phút Hỏi tháng (30 ngày) phải trả tiền điện cho việc đun nước này? Cho giá tiền điện 1000đ/kW.h Bài giải a) Ta có: ℘=UI ⇒ Cường độ dịng điện qua dây nung : b) Điện tiêu thụ dây 30 ngày A=℘.t=1100.30.1800=59400000(J)=16,5kWh Tiền điện phải trả: T=16,5.1000=16500 đồng Bài (13.11sbt) Một nồi cơm điện có số ghi vỏ 220V-400W sử dụng với hiệu điện 220V, trung bình ngày thời gian a Tính điện trở dây nung nồi cường độ dòng điện chạy qua b Tính điện mà nồi tiêu thụ 30 ngày Bài giải a) Điện trở dây nung nồi: => Ω Lại có: ℘=UI ⇒ Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là: b) Điện tiêu thụ 30 ngày: A=UIt=220.1,82.30.3600.2=86486400(J)=24kW.h Bài (13.12sbt) Một gia đình sử dụng đèn chiếu sáng với cơng suất tổng cộng 150W, trung bình ngày 10 giờ; sử dụng tủ lạnh có cơng suất 100W, trung bình ngày 12 sử dụng thiết bị điện khác có cơng suất tổng cộng 500W, trung bình ngày a Tính điện mà gia đình sử dụng 30 ngày b Tính tiền điện mà gia đình phải trả tháng (30 ngày), cho giá tiền điện 1000 đồng/kW.h Bài giải a) - Điện mà gia đình sử dụng đèn chiếu sáng 30 ngày: A1=℘1.t1=0,15.10.30=45kW.h - Điện mà gia đình sử dụng tủ lạnh 30 ngày: A2=℘2.t2=0,1.12.30=36kW.h - Điện mà gia đình sử dụng thiết bị khác 30 ngày: A3=℘3.t3=0,5.5.30=75kW.h - Điện mà gia đình sử dụng 30 ngày : ⇒A=A1+A2+A3=45+36+75=156 kW.h b) Tiền điện mà gia đình phải trả: T=1000.A=1000.156=156000 đồng Bài 8VDT : Một quạt điện dùng xe ơtơ có ghi 12V - 15W a/ Tính điện quạt sử dụng chạy bình thường b/ Tính điện trở quạt Biết hiệu suất quạt 85% Bài giải a/ Điện quạt sử dụng A = P.t = 15.3600 = 54000J b/ Cơng suất hao phí 15% cơng suất tồn phần P = I2R = 0,15UI => R = 0,15U/I = 0,15.12/1,25 = 1,44Ω Bài VDT : Khi mắc bóng đèn vào hiệu điện 220V dịng điện chạy qua có cường độ dịng điện 455mA a) Tính điện trở cơng suất bóng đèn b)Bóng đèn sử dụng trung bình ngày Tính điện mà bóng đèn tiêu thụ trọng 30 ngày theo đợn vị Jun số đếm tương ứng công tơ điện Bài giải U ≈ 484 I Ω a) Điện trở đèn: Rđ = Công suất đèn : P = U.I = 100W b)Điện đèn tiêu thụ 30 ngày :A = U.I.t = 54 054 000J Số đếm công tơ tương ứng: N = 54054000 ≈ 15 3600000 Bài 10 VDT : Một bóng điện hoạt động bình thường có điện trở 220Ω cường độ dòng điện qua bếp 2A a) Tính nhiệt lượng mà ấm tỏa phút b)Dùng bếp điện để đun sơi lít nước có nhiệt độ ban đầu 25 0C thời gian đun nước 20 phút Tính hiệu suất ấm biết C= 200J/kg.K Bài giải a) Nhiệt lượng mà ấm tỏa phút: Q1 = R.I2.t = 52 800J b) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 3l nước: Qi = m.c ∆t = 945 000J Nhiệt lượng mà ấm tỏa 20 phút : Q= Qi 20 = 056 000J Hiệu suất bếp: H = Qi Q = 89,5% Bài 11VDT : Hai bóng đèn có ghi 40W-110V 100W-110V a) Tính điện trở đèn b) Tính cường độ dịng điện qua đèn mắc song song hai bóng vào mạch điện 110V Đèn sáng ? c)Tính cường độ dòng điện qua đèn mắc nối tiếp nối tiếp hai bóng vào mạch điện 220V Đèn sáng ? mắc có hại khơng ? Bài giải a) Điện trở đèn: R1 = U12 P1 =302,5Ω ; R2 = U 22 P2 = 121Ω b) Khi mắc song song bóng đèn vào mạng điện 110V, hiệu điện đầu đèn 110V Do đó, cường độ dịng điện qua đèn: I1 = Vì U = Uđm U R1 ≈ 0,36A; I2 = nên P = Pđm U ≈ 0,91 R2 A ; Vì P2 > P1 nên đèn sáng đèn c)Vì đèn mắc nối tiếp nên: I’1 = I’2 =I = 15 Do đó: P’1 = R1I2 ≈ 81,8W ; P’2 = R1I2 ≈32,7W Vì P’1 > P’2 nên đèn sáng đèn Vì P’1 > P1 nên đèn sáng bình thường chóng hỏng Vì P’2 > P2 nên đèn yếu bình thường Bài 12VDT : Trên vỏ quạt điện có ghi 220V-66W Cần dùng quạt hiệu điện để hoạt động bình thường? Tính cường độ dịng điện chạy qua quạt Tính điện mà quạt hoạt động bình thường Khi quạt hoạt động, điện biến đổi thành dạng lượng nào? Tính cơng suất hao phí biết hiệu suất quạt 90% Bài giải a Để quạt hoạt động bình thường ta phải dùng hiệu điện 220V Cường độ dòng điện qua quạt : b Điện quạt tiêu thụ hoạt động bình thường A =P.t = 66.9=594 (W.h) =594 3600= 2138400(J) c Khi quạt hoạt động, điện biến đổi thành nhiệt Hiệu suất 90% nên phần cơng suất hao phí dạng nhiệt 10% a b c Bài 13 VDT: Trên bóng đèn có ghi 220V-75W a Tính điện trở cường độ dịng điện định mức bóng đèn b Khi hiệu điện mạng điện bị sụt 10% công suất đèn bị sụt phần trăm c Khi hiệu điện mắc vào đèn giảm n lần cơng suất tiêu thụ tăng hay giảm lần? Bài giải: a Điện trở đèn Cường độ dòng điện định mức đèn ’ b Khi bị sụt 10% cịn lại 90% : U = 0.9 U= 198(V) Công suất đèn lúc Độ giảm cơng suất c Khi hiệu điện U Khi hiệu điện giảm n lần : Vậy hiệu điện giảm n lần cơng suất tiêu thụ giảm lần a b Bài 14 VDT : Cho hai bóng đèn: Đ1 ghi 3V-2,25W ; Đ2 ghi 6V-6W Hỏi mắc chúng vào hiệu điện U=9V để chúng sáng bình thường khơng ? Vì ? Cho bóng đèn mắc hình vẽ: Đ1 ghi 3V-2,25W; Đ2 ghi 6V-6W; Đ3 ghi 9V-5,4W; Đ4 ghi 6V-3W Hiệu điện đặt vào mạch U Hỏi U phải thỏa mãn điệu kiện để khơng bóng đèn sáng q mức bình thường? Ghi chú: Cho điện trở bóng đèn có giá trị khơng phụ thuộc vào nhiệt độ, bỏ qua điện trở dây nối Đ1 Đ3 U Đ2 Đ4 Bài giải: a Vì đèn có hiệu điện định mức Uđm< U nên để sáng bình thường khơng thể mắc song song vào hiệu điện U Nếu mắc nối tiếp : Điện trở đèn =6( Cường độ dòng điện định mức đèn Do I1> Iđ1 nên đèn sáng dễ cháy, I2 < Iđ2 nên đèn sáng yếu Vậy hai bóng đèn khơng thể sáng bình thường mắc vào hiệu điện U= 9(V) b Cường độ dòng định mức qua đèn: Đèn khơng sáng bình thường khi: I4 < 0,5 (A), I1, I2, I3 nhỏ 0,5 (A) chúng không sáng mức Vậy dòng qua mạch : I ≤ 0,5 =>U=I.R ≤ 0,5 18=9 (V) Vậy để đèn sáng bình thường U ≤ 9(V) Bài 15 VDT : Cho mạch điện hình vẽ: Mạch nối với nguồn điện có hiệu điện khơng đổi UAB = 18V Cho biết R1 = 4,2 Ω, R2 = Ω R3 biến trở Trên bóng đèn Đ có ghi 6V – 3W a) Cho R3 = 12Ω , tìm cơng suất tiêu thụ đèn Đ b) Để đèn Đ sáng bình thường ta phải di chuyển chạy C phía nào? Tính phần biến trở R’3 tham gia vào mạch điện lúc Bài giải Ta vẽ lại hình: a Điện trở đèn: Điện trở tương đương mạch: =6( Cường độ dòng điện qua mạch, qua điện trở đèn: = Công suât tiêu thụ đèn : b Khi đèn sáng định mức Gọi x điện trở tương đương mạch CB Vì đoạn AC nối tiếp với CB nên ta có: Mà (2) Từ (1) (2) ta suy :  (4,2 + x) U2 = 18.x Mà ta lại có : U2 = I2 R2 = (Im –Idmd ) R2 = (Im – 0,5 ).6    U2 =6 Im – (4) Thế (4) vào (3) ta (4,2 + x) (6 Im – 3) =18 x Im (4,2+x) – 12,6 -3x = 18x    95,4 =21x x = 4,5 Mà   1,5 Bài 16 VDT: Đặt hiệu điện UAB không đổi vào hai đầu đoạn mạch điện có sơ đồ hình vẽ Biết R1 = 5Ω; R2 = 20 Ω; Điện trở ampe kế dây nối khơng đáng kể • R1 A • R2 • Ampe kế A Tính hiệu điện UAB Mắc thêm bóng đèn dây tóc có điện trở R đ = R3 = 12Ω vào hai điểm C B mạch a Vẽ sơ đồ mạch điện tính điện trở tương đương RAB mạch b Biết bóng đèn sáng bình thường Tính cơng suất định mức đèn c Giữ ngun vị trí bóng đèn, đổi vị trí hai điện trở R R2 cho nhau, độ sáng đèn tăng lên hay giảm nào? Không tính tốn cụ thể, cần lập luận giải thích Bài giải: 10 Theo sơ đồ ta có: R1 nt R2: Nên R = R1 + R2 = 5+20 = 25 Ω ; I = 2A UAB = R.I = 25.2 = 50 V Mắc thêm bóng đèn vào hai đầu C,B a Ta có hình Ta có R1 nt (R2//R3) • A Hình Điện trở tồn mạch là: R = R1 + • R1 R2 • R3 R2 R3 20.12 = 5+ = + 7,5 = 12,5Ω R2 + R3 20 + 12 b Khi đèn sáng bình thường có nghĩa I = U AB 50 = = 4A R 12,5 Suy ra: UAC = R1.I = 5.4 = 20V; UR3 = UCB = UAB – UAC = 50 – 20 = 30 V Công suất định mức đèn là: P = U 302 = = 75 R 12 W c Ta biết độ sáng bóng đèn tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện qua đèn, cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu bóng đèn.Vậy độ sáng bóng đèn tỉ lệ thuận với hiệu điện hai bóng đèn Khi đổi R2 thành R1 điện trở RCB Giảm UCB giảm (Do RACnt RCB) Nên bóng đèn tối Bài 17: Để trang trí cho quầy hàng, người ta dùng bóng đèn 6V-9W mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện U=240V để chúng sáng bình thường Nếu có bóng bị cháy, người ta nối tắt đoạn mạch có bóng lại cơng suất tiêu thụ bóng tăng hay giảm phần trăm? Bài giải Điện trở bóng: Rđ= U d2 = 4(Ω) Pd Số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường: n= 11 U = 40 Ud (bóng) Nếu có bóng bị cháy điện trở tổng cọng bóng cịn lại là: Ω R = 39Rđ = 156 ( ) Dòng điện qua đèn bây giờ: I= U 240 = = 1,54( A) R 156 Cơng suất tiêu thụ bóng là: Pđ = I2.Rđ = 9,49 (W) Công suất bóng tăng lên so với trước: Pđm - Pđ = 9,49 - = 0,49 (W) Nghĩa tăng lên so với trước là: 0,49.100 % ≈ 5,4% Bài 18VDT: Một biến trở có giá trị điện trở tồn phần R =120 Ω Nối tiếp với điệ trở R Nhờ biến trở làm thay đổi cường độ dòng điện mạch từ 0,9A đến 4,5 A a) Tính giá trị điện trở R1 b) Tính cơng suất toả nhiệt lớn biến trở Biết mạch điện mắc vào mạch điện có hiệu điện U khơng đổi R1 B A C N + M Bài giải a) Cường độ dòng điện lớn chạy C vị trí A nhỏ chạy C vị trí B biến trở (0,25 điểm) R1 U Ta có 4,5A = R1 (1) + M U R1 + 120 Và 0,9A = B A (2) Từ (1) (2) ta có: R1 = 30 Ω U= 135V b) Gọi Rx phần điện trở từ A -> C biến trở 12 C N U2 Công suất toả nhiểt Rx là: Px =Rx I2 = Rx ( R1 + R x ) U2 R12 + R x + 2.R1 R x Px = R12 + R x + 2.R1 Để Px đạt giá trị cực đại ta phải có : R x đạt cực tiểu R12 R12 + Rx Vì 2R1 khơng đổi nên cần R x đạt cực tiểu (0,25 điểm) nhng R x Rx số R12 R12 R x + Rx Rx R x ≥ Nên ta có = R1( bất đẳng thức Cô Si R12 R12 + Rx + Rx R R x x Do đạt cực tiểu R1 hay = R1 (0,5 điểm) => R12 + Rx2 = 2.R1 Rx  (R1 - Rx)2 = ⇔ R1 = Rx = 30 1352 Px Max = 120 = 151,875W Đáp số: R1 = 30 Ω ; Px Max = 151,875W Bài 19: VDT Cho mạch điện có sơ đồ hình Trong đó: UAB = 12V, R1 = 12Ω Biết ampekế (RA = 0) 1,5A Nếu thay ampekế vôn kế (RV = ∞) vơn kế 7,2 V Tính điện trở R2và R3 So sánh cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AB trường hợp ( trường hợp hình vẽ trường hợp a b A R1 C R3 R2 D thay ampe kế vơn kế) 13 A B Hình Bài giải a b U 12 = = 8Ω I , A Điện trở R3 bị Am pe kế nối tắt ⇒ R12 = 1 1 1 1 3−2 = + ⇒ = − = − = = R2 R12 R1 12 24 24 ⇒ R = 24 Ω Mà R12 R1 R2 Khi Thay (0,5đ) (A) (v) thì: U12 = U = UV = 12 - 7,2 = 4,8V U 12 4,8 U 7,2 = = 12Ω = 0,6A (0,5đ)Vậy R = I = 0,6 ⇒ I3 = R12 b) Khi thay R' =R12 + R3 = + 12 = 20 Ω R ' 20 20 = ⇒ R' = R = 2,5 R Vì R Nên P = 2,5P' 14 ... 198(V) Cơng suất đèn lúc Độ giảm công suất c Khi hiệu điện U Khi hiệu điện giảm n lần : Vậy hiệu điện giảm n lần công suất tiêu thụ giảm lần a b Bài 14 VDT : Cho hai bóng đèn: Đ1 ghi 3V-2,25W ;... 3V-2,25W ; Đ2 ghi 6V-6W Hỏi mắc chúng vào hiệu điện U=9V để chúng sáng bình thường khơng ? Vì ? Cho bóng đèn mắc hình vẽ: Đ1 ghi 3V-2,25W; Đ2 ghi 6V-6W; Đ3 ghi 9V-5,4W; Đ4 ghi 6V-3W Hiệu điện đặt... qua đèn bây giờ: I= U 240 = = 1,54( A) R 156 Công suất tiêu thụ bóng là: Pđ = I2.Rđ = 9,49 (W) Cơng suất bóng tăng lên so với trước: Pđm - Pđ = 9,49 - = 0,49 (W) Nghĩa tăng lên so với trước là: