Tính công suất điện và điện năng tiêu thụ I Lý thuyết 1 Công suất điện Công suất điện trong một đoạn mạch bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua nó Công thức P[.]
Tính cơng suất điện điện tiêu thụ I Lý thuyết Công suất điện - Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua - Cơng thức: P = U I Trong đó: + P cơng suất điện (W) (đọc oát); + U hiệu điện (V); + I cường độ dòng điện (A) Chú ý: + MW (đọc mega oát) = 1000 kW (đọc kilo oát) = 000 000 W; + 1W = 10-3 kW = 10-6 MW + W = 1V A - Hệ quả: Nếu đoạn mạch cho điện trở R cơng suất điện tính cơng thức: U2 A P = I R P = R t - Số oát ghi dụng cụ điện cho biết công suất định mức dụng cụ đó, nghĩa cơng suất điện dụng cụ hoạt động bình thường - Trên dụng cụ điện thường có ghi: giá trị hiệu điện định mức công suất định mức Ví dụ: Trên bịng đèn có ghi 220V – 75W nghĩa là: bóng đèn sáng bình thường đựơc sử dụng với nguồn điện có hiệu điện 220V cơng suất điện qua bóng đèn 75W + Trong đoạn mạch mắc nối tiếp (cùng I) thì: P1 R (cơng suất tỉ lệ thuận với P R2 điện trở) + Trong đoạn mạch mắc song song (cùng U) P1 R (cơng suất tỉ lệ nghịch P R1 với điện trở) + Dù mạch mắc song song hay nối tiếp Pm P1 P2 Pn Điện tiêu thụ - Cơng dịng điện a Điện tiêu thụ - Dịng điện có mang lượng thực cơng, làm thay đổi nhiệt vật Năng lượng dòng điện gọi điện - Điện chuyển hóa thành dạng lượng khác: Cơ năng, quang năng, nhiệt năng, lượng từ, hóa năng… Ví dụ: + Bóng đèn dây tóc: điện biến đổi thành nhiệt quang + Đèn LED: điện biến đổi thành quang nhiệt + Nồi điện, bàn là: điện biến đổi thành nhiệt quang + Quạt điện, máy bơn nước: điện biến đổi thành nhiệt - Tỷ số phần lượng có ích chuyển hóa từ điện toàn điện tiêu thụ gọi hiệu suất sử dụng điện Công thức: H A1 100% A Trong đó: A1 lượng có ích chuyển hóa từ điện (J) A điện tiêu thụ (J) H hiệu suất sử dụng điện (%) b Cơng dịng điện (điện tiêu thụ) * Cơng dịng điện: - Cơng dịng điện sinh đoạn mạch số đo lượng điện chuyển hóa thành dạng lượng khác đoạn mạch - Cơng thức: A U.I.t Trong đó: A cơng dịng điện (J) P công suất điện (W) t thời gian dòng điện chạy qua (s) U hiệu điện (V) I cường độ dòng điện (A) - Ngồi cịn tính cơng thức: A = I2.R.t A U2 t R * Đo điện tiêu thụ: - Lượng điện sử dụng đo công tơ điện Mỗi số đếm công tơ điện cho biết lượng điện sử dụng kilôoat (kWh) - kW.h = 600 kJ = 600 000 J 1J kWh 3600000 II Phân dạng phương pháp giải Dạng Tính cơng suất điện tiêu thụ Phương pháp giải * Tính cơng suất tiêu thụ: + Bước 1: Dựa vào kiện đề tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp song song để tìm hai ba đại lượng U, I, R + Bước 2: Áp dụng cơng thức tính cơng suất điện (tùy vào bước tìm đại lượng sử dụng cơng thức có mặt đại lượng đó) U2 P UI I R R * Tính điện tiêu thụ theo cơng suất điện: A P t * Tính tiền điện: ta cần tính số điện tiêu thụ, hay điện tiêu thụ đơn vị kWh kWh = 600 000 J = số điện 1J kWh 3600000 Chú ý: + Nếu tính cơng suất theo đơn vị kW, thời gian theo đơn vị (h) điện tiêu thụ tính theo đơn vị kWh Nếu tính cơng suất điện theo đơn vị W, thời gian theo đơn vị giây (s) điện tiêu thụ tính đơn vị Jun (J) + Dựa vào số liệu định mức ghi dụng cụ điện để tính điện trở cường U2 P đm ,I đm độ dòng điện định mức dụng cụ đó: R đm P U đm đm + Công suất thực tế dụng cụ điện tính thơng qua đại lượng thực tế dụng cụ (có thể khơng trùng với cơng suất định mức): P UI I R Bài tập ví dụ Bài Một bóng đèn dây tóc có ghi 12V – 6W a) Các thơng số có ý nghĩa gì? U2 R b) Tính điện trở bóng đèn cường độ dịng điện chạy qua bóng đèn sáng bình thường? Hướng dẫn giải: a) Các thông số ghi đèn cho biết giá trị định mức để đèn hoạt động bình thường Bóng đèn hoạt động bình thường hiệu điện hai đầu bóng đèn 12V Khi bóng đèn tiêu thụ cơng suất 6W b) Cường độ dịng điện chạy qua đèn sáng bình thường: I Pđ 0,5 A U đ 12 Uđ2 122 Điện trở bóng đèn: R 24 Pđ Bài Một bóng đèn dây tóc có ghi V – W mắc vào hiệu điện V Tính cơng suất tiêu thụ bóng đèn? Coi điện trở dây tóc khơng thay đổi theo nhiệt độ Hướng dẫn giải: Uđ2 62 Điện trở bóng đèn: R 12 Pđ Khi mắc đèn vào hiệu điện 3V đèn hoạt động yếu mức bình thường U 32 0,75W Công suất tiêu thụ bóng đèn: P R 12 Bài Một bếp điện hoạt động bình thường hiệu điện 200 V bếp có điện trở 48,4 Tính lượng điện sử dụng bếp điện giờ? Lượng điện tiêu thụ ứng với số đếm công tơ điện? Hướng dẫn giải: U 2202 1000 W Công suất tiêu thụ bếp: P R 48,4 Đổi đơn vị: = 3600 giây Điện mà bếp tiêu thụ giờ: A P.t 1000.3600 3600000 J 1 kWh Vậy lượng điện mà bếp tiêu thụ ứng với số đếm công tơ điện Dạng Cách mắc dụng cụ điện Phương pháp giải - Để mắc dụng cụ điện sáng bình thường dụng cụ phải hoạt động giá trị định mức ghi đèn - Các bước giải: + Bước 1: Tính giá trị định mức Iđm dụng cụ + Bước 2: Nhận xét mối quan hệ giá trị định mức Uđm, Iđm, P đm dụng cụ điện với + Bước 3: Từ mối quan hệ kết hợp với tính chất mắc nối tiếp mắc song song để tìm cách mắc phù hợp, cụ thể đoạn mạch mắc song song cường độ dịng điện mạch tổng cường độ dòng điện mạch nhánh Vậy cường độ dòng điện mạch lớn cường độ dịng điện nhánh Hai đèn có cường độ dịng điện định mức khác nhau, để sáng bình thường, đèn có Iđm lớn mắc vào mạch chính, Iđm nhỏ mắc mạch nhánh Bài tập ví dụ Bài Cho hai đèn ghi 100V – 1000W, 200V – 500W điện trở R nối với hiệu điện 300 V Tìm điện trở R để đèn sáng bình thường? Hướng dẫn giải: Cường độ dòng điện định mức đèn: I dm1 Pdm1 1000 P 500 10 A ;Idm dm 2,5 A U dm1 100 U dm 200 Mối quan hệ giá trị định mức: I đm1 I đm2 Do Udm1 Udm2 U , Udm1 Udm2 nên đèn mắc nối tiếp với đèn Nhưng Idm1 Idm2 nên đèn phải mắc song song với điện trở R để có Idm1 Idm2 IR Như ta có cách mắc sau: IR Idm1 Idm2 7,5 A Suy U R Udm2 200 V Giá trị điện trở R: R U R 200 80 IR 7,5 Bài Trên hai bóng đèn dây tóc có ghi 12 V – W 12 V – W a Có thể mắc hai bóng đèn nối tiếp với vào hiệu điện 24 V để chúng sáng bình thường khơng? Vì sao? b Ta mắc hai bóng đèn với biến trở vào hiệu điện theo sơ đồ để chúng bình thường? Tính giá trị biến trở đó? Hướng dẫn giải: a Khi hai bóng đèn sáng bình thường, cường độ dịng điện chạy qua bóng: P P đm1 I 0,5 A , I đm2 A đm1 U đm2 U 12 12 đm1 đm Vì cường độ dịng điện định mức hai đèn khác nên mắc hai đèn nối tiếp với để chúng sáng bình thường (do đoạn mạch mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua đèn phải nhau) b Hai đèn có hiệu điện định mức nhỏ hiệu điện nguồn, lại có: U U 12 12 24 V U I I đm1 đm2 đm1 đm2 Do ta có hai cách mắc: Cách 1: Mắc đèn song song với biến trở tất nối tiếp với đèn (vì đèn có I đm lớn đèn 1) Hiệu điện hai đầu biến trở: U R U b đm1 12 V Cường độ dòng điện chạy qua biến trở: I R I b đm1 I đm2 I R Giá trị biến trở: R b 0,5 b UR IR b b I A R b 12 72 Cách 2: Mắc hai đèn song song với tất mắc nối tiếp với biến trở (vì hiệu điện định mức hai đèn nhau) Hiệu điện hai đầu biến trở: U R Cường độ dòng điện chạy qua biến trở: I R I b đm1 I đm2 0,5 A UU b đm1 24 12 12 V U R b 12 72 Giá trị biến trở: R b I R b Bài Cho ba bóng đèn dây tóc có ghi số 12 V – W, V – W 12 V – W Tính cường độ dịng điện định mức bóng đèn? Có thể mắc ba bóng đèn vào hiệu điện vôn để chúng sáng bình thường? Vẽ sơ đồ cách mắc? Hướng dẫn giải: Cường độ dịng điện định mức bóng đèn: P I đm1 A 12 đm1 U đm1 P đm2 A I I I I đm2 đm1 đm3 đm2 U đm2 P đm3 A I đm3 U 12 đm3 Ta thấy: U đm1 U đm3 I đm1 I đm3 I đm2 Do ta mắc bóng đèn song song với bóng đèn mắc tất nối tiếp với bóng đèn Hiệu điện hai đầu mạch: U U đm1 U đm2 12 18 V III Bài tập tự luyện Câu 1: Một bóng đèn dây tóc hoạt động bình thường hiệu điện V tiêu thụ cơng suất W Điện trở dây tóc bóng đèn A 9 B 6 C 4 D 3 Đáp án A Câu 2: Một tủ lạnh có cơng suất 150 W Trong 30 ngày, tủ lạnh tiêu thụ lượng điện bao nhiêu? Biết tủ lạnh hoạt động liên tục không nghỉ A 306 MJ B 108 kWh C 205 MJ D 86 kWh Đáp án B Câu 3: Một bếp điện có cơng suất 1200 W Nếu ngày bếp điện hoạt động trong tháng (30 ngày) ta phải trả tiền cho việc sử dụng bếp? Biết giá điện 2000 đồng/kWh A 144 000 đồng B 72 000 đồng C 288 000 đồng D 54 000 đồng Đáp án C Câu 4: Trong 30 ngày, số công tơ điện gia đình tăng thêm 90 số Biết thời gian sử dụng điện trung bình ngày Cơng suất tiêu thụ điện gia đình A 200 W B 400 W C 500 W D 1000 W Đáp án C Câu 5: Hai điện trở R1 3,R 1 mắc nối tiếp với mắc vào hiệu điện U = 12 V Công suất tiêu thụ điện trở R A W B W C W D 12 W Đáp án C Câu 6: Một quạt điện có ghi 220V – 440W hoạt động hiệu điện 220 V Biết điện trở quạt 22 Hiệu suất quạt A 80% B 90% C 92% D 85% Đáp án A Câu 7: Một bàn có ghi 250V – 1000W mắc vào hiệu điện 220 V Tính điện tiêu thụ bàn giờ? (Đáp án: 5575680 J) Câu 8: Cho mạch điện hình vẽ Các điện trở R1 3,R 5, R R 8 Hiệu điện hai đầu mạch U = 12 V a Tính cơng suất tiêu thụ điện trở R1? (Đáp án: 0,75W) b Công suất tiêu thụ điện trở R1 phần trăm công suất mạch? (Đáp án: 6,25%) Câu 9: Trên hai bóng đèn có ghi 110 V – 60 W 110 V – 75 W Biết dây tóc hai bóng đèn có tiết diện chất Hỏi dây tóc bóng đèn có độ dài lớn lớn lần? (Đáp án: 1,25 lần) Câu 10: Mắc bóng đèn dây tóc có ghi 220 V – 60 W vào ổ lấy điện có hiệu điện 110 V Cho điện trở dây tóc bóng đèn khơng phụ thuộc vào nhiệt độ, tính cơng suất bóng đèn (Đáp án: 15W) Câu 11: Trên bóng đèn có ghi 12 V – W Đèn sử dụng với hiệu điện định mức Hãy tính: a Điện trở đèn đó? b Điện mà đèn sử dụng giờ? Đáp án: a) 24Ω b) 21600 J Câu 12: Một quạt điện dùng xe tơ có ghi 12 V – 15 W a Cần phải mắc quạt vào hiệu điện để chạy bình thường? Tính cường độ dịng điện chạy qua quạt đó? b Tính điện mà quạt sử dụng chạy bình thường? c Khi quạt chạy, điện biến đổi thành dạng lượng nào? Cho hiệu suất quạt 85%, tính điện trở quạt? Đáp án: a) 1,25A b) 54000J c) 64 Ω Câu 13: Một bếp điện sử dụng với hiệu điện U = 220 V dịng điện chạy qua dây nung bếp có cường độ I = 6,8 A a Tính cơng suất bếp điện đó? b Mỗi ngày bếp sử dụng 45 phút Tính phần điện có ích Ai mà bếp cung cấp 30 ngày, biết hiệu suất bếp 80%? c Biết kilơốt (kWh) điện có giá 3000 đồng Tính số tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp 30 ngày? Đáp án: a) 1496W b) 96940800 J c) 100980 đồng Câu 14: Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số V – W V – W a Tính điện trở dây tóc bóng đèn chúng sáng bình thường? b Cho biết mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện U = 12 V chúng khơng sáng bình thường? c Lập luận để chứng tỏ mắc hai bóng đèn với biến trở vào hiệu điện U nêu để chúng sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện này? d Tính điện trở biến trở điện mà tiêu thụ 30 phút? Đáp án: a) 18Ω d) 9000 J ... Tính điện tiêu thụ theo cơng suất điện: A P t * Tính tiền điện: ta cần tính số điện tiêu thụ, hay điện tiêu thụ đơn vị kWh kWh = 600 000 J = số điện 1J kWh 3600000 Chú ý: + Nếu tính cơng suất. .. Các điện trở R1 3,R 5, R R 8 Hiệu điện hai đầu mạch U = 12 V a Tính cơng suất tiêu thụ điện trở R1? (Đáp án: 0,75W) b Công suất tiêu thụ điện trở R1 phần trăm công suất mạch? (Đáp án: ... Biết điện trở quạt 22 Hiệu suất quạt A 80% B 90 % C 92 % D 85% Đáp án A Câu 7: Một bàn có ghi 250V – 1000W mắc vào hiệu điện 220 V Tính điện tiêu thụ bàn giờ? (Đáp án: 5575680 J) Câu 8: Cho mạch điện