Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để nắm chi tiết các công thức, các dạng bài cơ bản về công, công suất điện trong chương trình kiến thức bậc THCS.
THCS TỔNG HỢP CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN LIÊN QUAN TỚI CƠNG ,CƠNG SUẤT ĐIỆN : Trong phần cơ : Cơng cơ học được tính theo cơng thức: A = F. s ( F là lực tác dụng (N); s là qng đường dịch chuyển của lực tác dụng F) Đơn vị : (Nm); 1Nm = 1J. P Các thiết bị đồ dùng điện có ghi Uđ m – đ m Thì khi mắc vào mạch điện cụ thể chưa hẳn tiêu thụ đúng với cơng suất đó đây chính là cơng suất tiêu thụ thực tế của đồ dùng điện. Cơng suất này phụ thuộc vào thực tế của mạch điện : Nếu Uv giữa hai đầu đầu đồ dùng điện bằng Uđ m và Iq(cường độ dịng điện qua đồ dùng) bằng U dm Iđ m(với Iđ m của đồ dùng được tính theo cơng thức: Iđ m = Từ cơng thức = UI ) thì đồ dùng Pdm điện mới làm việc bình thường Nếu Uv = Uđ mcủa đồ dùng nhưng Iq khác Iđ m thì đồ dùng điện sẽ tiêu thụ cơng suất khác cơng P suất định mức Pđ m P +. Các đồ dùng điện có cùng ghi Uđ m đ m cùng lọai như nhau thì cho phép mắc nối tiếp để chúng có thể làm việc bình thường ; nhưng phải đảm bảo hđt định mức P 3. Nếu các loại bóng đèn có ghi Uđ m đ m khác nhau thì cần xem xét phân loại để có cách mắc đúng nhất, dựa vào cách mắc mà ta tính được cơng suất tiêu thụ thực tế của mỗi bóng sau đó có thể KL được chúng sáng bt hay khơng? (dựa trên tính điện trở các đèn và tính cường độ dịng qua các đèn) 4. Một số cơng thức cần nhớ khi làm bài tập về cơng suất: + Cơng suất tiêu thụ của dịng điện xoay chiều tính theo cơng thức: P = kUI = UI cos . Với k = cos là hệ số cơng suất l ) , VD : bóng đèn dây S tóc, bếp điện, nồi cơm điện, bàn là , thì k = cos = 1 và tồn bộ NL cung cấp cho đoạn mạch được biến đổi thành nhiệt năng. Do đó , cơng suất của chúng được tính như đối với dịng điện khơng đổi + Đối với các đoạn mạch xoay chiều chỉ có các điện trở thuần (R = P = UI và đoạn mạch tiêu thụ tồn bộ cơng suất tồn phần được cung cấp + Đối với các dụng cụ dùng dịng điện xoay chiều, trong đó phần lớn điện năng tiêu thụ biến đổi thành cơ năng hoặc dạng NL khác khơng phải là nhiệt năng(VD; quạt điện, máy bơm, tủ lạnh ) thì 0 I2 nên ta chọn đầu A nối với cực dương và Đ1 đầu B nối với cực âm của nguồn điện . Do đó Đ2 A I3 B các dịng điện I1 ; I2 ; I4 ; I5 phải nằm trên hai I4 Đ3 I5 nhánh ACB và ADB có chiều đi từ A đến B như hình sau (hình 2) Vì I1 > I2 nên dịng điện qua đèn Đ3 phải có Hình Đ4 D chiều từ C đến D: I1 = I2 + I3 Đ5 I3 = I1 I2 = 1 0,5 = 0,5 (A) Vậy hiệu điện thế định mức của đèn Đ3 là: (bài này được hiểu các đèn đều sáng bình thường) P3 1,5 3(V ); U 3V = U3 I3 U3 = I 0,5 Ta có : UAD = UAC +UCD U4 = U1 + U3 = 6 + 3 = 9 (V) và; UDB = UAB UAD U5 = (U1 + U2) U4 = (6 + 12) 9 = 9 (V) Vì các đèn sáng bình thường nên hiệu điện thế định mức của đèn Đ4; Đ5 là U 4 = 9V, U 5 = 9V b, Hai đèn Đ4 ; Đ5 có cùng hiệu điện thế định mức . Vậy tỉ số cơng suất của chúng bằng tỉ số cường độ định mức của chúng: P5 I 5 ( vì I5 > I4 ) (1) P4 I P 2012 Trang 7 THCS Mặt khác ta lại có : I5 = I4 + I3 I5 = I4 + 0,5 (2) Từ (1) và (2) ,dễ dàng ta tính được I4 = 0,75 A và I5 = 1,25A và = U4 I4 =9. 0,75 = 6,75 W ; 5 = = 11,25 W P P P Công suất của cả mạch là : P = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 6+6+1,5+6,75+11,25 = 31,5(W) P = 31,5 W 6. Bài 1.58 : Có 3 bóng đèn : Đ1( 6V 6W) , Đ2(6V 3,6W), Đ3 (6V 2,4W). a, Tính điện trở và cường độ dịng điện định mức của mỗi bóng đèn b, Phải mắc 3 bóng đèn nói trên như thế nào vào hiệu điện thế U = 12V để cả 3 bóng đều sáng bình thường?. Giải thích? Gợi ý: a, b, Phải mắc như hình vẽ sau : để cả 3 bóng Đ2 sáng bình thường. ( Để các đèn sáng bình thường Đ1 là để các đèn có HĐT ở hai đầu đèn và dịng điện qua đèn bằng với Uđ m và Iđ m ). Thật vậy 10.15 A Đ3 B R1 R 23 R23 = C 10 15 U1 = U23 = U/2 = 12: 2 = 6 V = Uđ m ( đpcm) * Ở đây chỉ cần CM có HĐT các đèn bằng HĐT định mức là đủ( vì ở trên phần a, đã tính I đ m) 7. Bài 1.149: Trên hai sơ đồ hình sau, các bóng đèn đều có điện trở bằng R = 10 Hiệu điện thế đặt vào sơ đồ Đ1 đều bằng Đ5 U = 6V. A A Hãy tính cơng suất tiêu thụ U Đ4 U của mỗi bóng Đ2 Đ3 đèn? B B , b, a Đ6 Bài giải : * Theo sơ đồ a, : R = R1 + R23 = 10 + P1 = I R = 0,4 10 = 1,6 W 10 U = 15( ) I = R 15 0,4 A P2 = P3 = I R = 0,2 10 = 0,4W P4 = I R = 0,6 10 = 3,6W Vì R2 = R3 I2 = I 3 = I: 2 = 0,2 A U 0,6 A * Theo sơ đồ b, : I4 = R 10 2012 4 2 2 Trang 8 I56 = U R5 R6 20 0,3 A P5 = P6 = I THCS R5 = 0,62.10 = 0,9W 8. Bài 1.31: Một gia đình dùng 3 bóng đèn loại 220V 25 W . Dây A U dẫn đưa dịng điện từ đường dây của lưới điện vào nhà ( gồm hai đoạn AB và CD trên hình bên) có điện trở R0 = 8 Điện trở của dây nối khơng đáng kể. Hiệu điện thế của lưới điện giữa hai đầu đường dây là U = 220V; a, Tính cường độ dịng điện qua mặch chính và qua từng bóng đèn? b, Tính hiệu điện thế hai đầu mỗi bóng đèn và cho biết các đèn có B sáng bình thường khơng? Bài giải: a, Điện trở của đèn khi đèn sáng bình thường là: U 220 Rđ = 1936 ( ) Vì 3 đền mắc song song nên điện trở P 25 tương đương của đoạn mạch BC là: 1936 645( ) Điện trở toàn mạch ABCD là: R3 đèn = R = R3 đèn + R0 = 645 + 8 = 653 ( ) U 220V 0,43 A Vậy, cường độ dịng điện mạch chính (là dịng qua AB) là: I = R 653 I 0,112( A) Cường độ dịng điện qua các mạch rẽ (qua các đèn)là : Iđ = b, Hiệu điện thế thực tế của mỗi đèn là : Uđ = Iđ . Rđ = 0,112 A. 1936 = 216 V ; Vì Uđ P > P ; P > P , P Do U6 > U1 > U4 , U5 > U2, U3 3, nghĩa là đèn 6 sáng nhất , đèn 2 và đèn 3 tối nhất 11. Bài 225/S200: Một HS mắc nối tiếp một bàn là : 110V 550W với một bóng đèn 110V 60W để dùng vào nguồn điện 220V. a, Tính điện trở R1 của bàn là và R2 của đèn lúc chúng sáng bình thường ? b, Coi điện trở là khơng thay đổi, tính cường độ dịng điện qua mạch c, Tính cơng suất thực tế P1, P2 của bàn là và của đèn khi được mắc vào mạch điện 220V, mắc như thế có hại gì? d, Nếu mắc hai bóng đèn 110V 60W vào mạng điện 220V thì hoạt động các đèn có bình thường khơng? Bài giải: U 110 22( ) a, Điện trở của bàn là đèn lúc HĐ bình thường là: R1 = P1 550 2012 Trang 10 THCS U 22 110 202( ) điện trở của bóng đèn lúc sáng bình thường là: R2 = P2 60 U 220 1( A) b, Dòng điện qua mạch mắc nối tiếp là: I = R1 R 22 202 P1’ = U I = R I = 22. 1 = 22(W) ’ Cơng suất thực tế của bóng đèn là: P2 =U I =R I =202. 1 = 202 (W) c, Công suất thực tế của bàn là là: 1 2 2 2 Vậy , khi mắc như vậy thì bàn là khơng đủ nóng, cịn bóng đèn thì dùng q cơng suất (sáng q mức bình thường ) dễ cháy d, Vì hai đèn giống nhau ( cùng điện trở, cùng điện áp định mức) nên khi hai đèn mắc nối tiếp vào mạch điện 220V , thì hai đèn sẽ hoạt động bình thường (sáng bình thường) 12. Bài 227/ S200: Cho mạch điện như hình vẽ: U Biết Đ1(220V 100W); Đ2(220V 50W); Đ3 (220V 50W); Đ4 (220V 25W) a, Chúng đèu được mắc vào hiệu điện thế U = 220V. Đèn Đ1 Đ2 nào sẽ tiêu thụ nhiều điện nhất? b, Để các đèn sáng bình thường ta phải mắc lại các đèn như thế nào? Đ3 Đ4 Bài giải: a, Giả sử các đèn sáng bình thường (hiệu điện thế mắc vào hai đầu bóng đèn đúng bằng Uđ m ghi trên bóng đèn) thì ta tính được điện trở của các đèn lần lượt là: U 220 484( ) , tương tự có: R2 =968 ; R3 = R 2 = 968 ; R4 = 1936 R1 = P1 100 220 0,15( A) R1 R 484 968 U 220 0,07( A) Cường độ dịng điện qua các đèn Đ3 và Đ4 là: I’ = R3 R 968 1936 Cơng suất tiêu thụ của các đèn lần lượt là: ’ ’ 2 ’ 2 = R1.I = 484. 0.15 11(W). = R3.I = 968. 0.07 5(W) ’ ’ 2 ’ 2 2 = R2.I = 968. 0.15 22(W). = R4.I = 1936. 0.07 10(W) Cường độ dòng điện qua đèn Đ1 và Đ2 là: I = P P U P P Như trên thì các đèn mắc theo hình vẽ đã cho thì đèn Đ2 sẽ tiêu thụ cơng suất lớn nhất, (nhưng sáng kém cơng suất định mức sáng bình thường) b, Để các đèn sáng bình thường ta phải mắc các đèn song song vào mạng điện 220V 13. Bài 229/S200: Có hai bóng đèn ghi: 40 W 110V và 100W 110V. a, Tính điện trở mỗi đèn ? 2012 Trang 11 THCS b, Tính cường độ dịng điện qua mỗi đèn khi mắc song song hai bóng đèn vào mạng điện 110V, đèn nào sẽ sáng hơn? c, Tính cường độ dịng điện qua mỗi đèn khi mắc nối tiếp hai bóng đèn vào mạng 220V, đèn nào sáng hơn? Mắc như thế có hại gì khơng? Bài giải: a, Giả sử các đèn sáng bình thường ta tính được điện trở của mỗi bóng như sau: U 12 110 U 22 110 302 , ( ) 121( ) R1 = ; R2 = P1 40 P2 100 b, Khi mắc // hai đèn vào mạng có HĐT 110V , khi đó hiệu điện thế ở hai đầu mỗi đèn là: 110V. Do đó, cường độ dịng điện qua mỗi đèn là: U 110 U 110 0,36( A) ; I2 = 0,91( A) I1 = R1 302,5 R 121 Vì HĐT ở hai đầu mỗi đèn bằng HĐT định mức ghi trên mỗi đèn nên mỗi đèn tiêu thụ đúng bằng cơng suất ghi trên bóng đèn , bóng có ghi cơng suất lớn hơn (100W 110V) sẽ sáng hơn bóng có ghi (40W 110V) c, Khi mắc nối tiếp hai đèn vào mạng 220V , thì HĐT giữa hai đầu cả hai đèn là 220V, và cường độ dịng điện qua 2 đèn là như nhau và bằng: U 220 0,52( A) ; Do đó, cơng suất tiêu thụ thực tế của mỗi đèn là: I1 = I2 = I = R1 R 302,5 121 ’ ’ 2 2 = R1 I = 302,5.(0.52) 81,8 (W). = R2 I = 121.(0.52) 32,7 (W) Xét thấy, đèn ghi (40W 110V) đèn có điện trở R1 sẽ tiêu thụ cơng suất thực tế là : P 81,8 W > 40W = P Pđ m đèn 1 là đèn sáng hơn mức bình thường rất nhiều (có thể đã cháy) Đèn 2 có ghi (100W 110V) cơng suất tiêu thụ thực tế là 32,7W