Title 25 - KNTT - NĂNG LƯỢNG - CÔNG SUẤT ĐIỆN - GIÁO VIÊN.docx ✅

BÀI 25 NĂNG LƯỢNG – CÔNG SUẤT ĐIỆN I. ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ - CÔNG SUẤT ĐIỆN:  Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch:  Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.  Công thức tính điện năng tiêu thụ A = qEd = Uq = UItJ  Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ.  Để đo điện năng tiêu thụ người ta dùng công tơ điện.  Vì năng lượng dùng hằng ngày lớn hơn rất nhiều so với đơn vị là J nên để tính lượng điện năng tiêu thụ người ta còn một một đơn vị nữa gọi là kW.h với 1 kW.h = 3,6 MJ = 3,6.10 6 J = 1 số điện  Công suất điện:  Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.  Công thức tính công suất APUI W t  Để đo công suất điện người ta sử dụng dụng cụ gọi là oát – kế.  Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng chính là công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch đó. II. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ KHI CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA:  Định luật Jun – Lenxơ:  Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R, công của lực điện chỉ làm tăng nội năng của vật dẫn. Kết quả là vật dẫn nóng lên và toả nhiệt.  Nội dung định luật : “Nhiệt lượng toả ra trên một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.”  Công thức tính nhiệt lượng 22UQ = RIt = UIt =t J R  Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua:  Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.  Công thức tính công suất tỏa nhiệt 22QUPRIUI W tR III. CÔNG – CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN:  Công của nguồn điện:  Công của nguồn điện là công của lực lạ khi làm di chuyển các điện tích giữa hai cực để duy trì hiệu điện thế nguồn. Đây cũng là điện năng sinh ra trong toàn mạch.  Công thức tính công của nguồn điện ngA = qE = EIt J  Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch ngP = EI W I U A B
BÀI TẬP VẬN DỤNG  PHƯƠNG PHÁP:  Công thức tính điện năng tiêu thụ A = qEd = Uq = UIt J  Công thức tính công suất APUI W t  Công thức tính nhiệt lượng 22UQ = RIt = UIt =t J R  Công thức tính công suất tỏa nhiệt 22QUPRIUI W tR  Công thức tính công của nguồn điện ngA = qE = EIt J  Công suất của nguồn điện ngP = EI W MỘT SỐ LƯU Ý QUAN TRỌNG KHI GIẢI BÀI TẬP  Lưu ý 1: Một đoạn dây dẫn có chiều dài ,ℓ tiết diện S ( nếu dây dẫn hình trụ), điện trở suất của chất liệu làm dây dẫn là (.m) thì sẽ có điện trở được tính bằng công thức: R. Sl (nếu là dây dẫn tròn thì 2SR).p  Lưu ý 2: Trên các dụng cụ tiêu thụ điện thường có ghi hai chỉ số là hiệu điện thế và công suất, đó là hiệu điện thế định mức và công suất định mức của các dụng cụ tiêu thụ điện (VD: một bóng đèn có ghi 100W – 220V). Chúng có ý nghĩa là nếu muốn bóng đèn hoạt động bình thường thì phải mắc nó vào một hiệu điện thế là 220V và khi đó công suất tiêu thụ năng lượng của nó là 100 W. Những chỉ số đó chỉ sử dụng được khi đề cho nó đang hoạt động bình thường. Từ những chỉ số đó ta có thể tính ra được điện trở và cường độ dòng điện định mức như saU đm đm 2 đm2 đm đmđmđm2 đm đm P I UU PRIUI RU R P           Lưu ý 3: Trong thực tế nếu tính ra I < I đm thì đèn yếu hơn bình thường còn ngược lại thì đèn sáng hơn bình thường và dễ cháy (dễ hỏng).  Lưu ý 4: Bóng đèn hoạt động bình thường và không bình thường thì trong 2 trường hợp đó hiệu điện thế U, cường độ dòng điện và công suất của bóng đèn là khác nhau nhưng điện trở vẫn là như nhau.  Lưu ý 5: bóng đèn điện trở chỉ là một thiết bị hoạt động dựa trên sự phát sáng do nhiệt độ cao của điện trở khi có dòng điện chạy qua nên trong mạch điện thì bóng đèn có tác dụng hoàn toàn như 1 điện trở R.  Lưu ý 6: Hiệu suất của một thiết bị
 BÀI TẬP VẬN DỤNG: Câu 1: Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện có cường độ 1 A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6 V. Hướng dẫn giải + Điện năng tiêu thụ của dòng điện A = UIt = 6.1.3600 = 21600 J. + Công suất điện P = UI = 6 W. Câu 2: Một nguồn điện có suất điện động 12 V. Khi mắc nguồn điện này với bóng đèn để thành mạch 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. Hướng dẫn giải + Công của nguồn điện A = EIt = 12.0,8.15.60 = 8640 J. + Công suất của nguồn điện P = EI = 12.0,8 = 9,6 W. Câu 3: Cho R 1 mắc nối tiếp với R 2 và mắc vào hiệu điện thế U = 9 V, 1R1,5 . Biết hiệu điện thế hai đầu điện trở R 2 là 6 V. Tính nhiệt lượng toả ra trên R 2 trong 2 phút ra đơn vị kJ. Hướng dẫn giải Do R 1 và R 2 mắc nối tiếp nên 1212UUUUUU3V. Đồng thời 1 21 1 U II2A. R Nhiệt lượng tỏa ra trên R 2 là 222QUIt6.2.1201440J1,44kJ. Câu 4: Có hai điện trở mắc giữa hai điểm có hiệu điện thế 12 V. Khi R 1 nối tiếp R 2 thì công suất của mạch là 4 W. Khi R 1 mắc song song R 2 thì công suất mạch là 18 W. Hãy xác định R 1 và R 2 . Hướng dẫn giải Khi hai điện trở mắc nối tiếp 2222 nt12 nt12nt UUU12 PRR36. RRRP4  Khi hai điện trở mắc song song 2222 1212 ss12 ss12ss U(RR)U(RR)U12.36 PR.R288. RR.RP18   Theo Vi-ét thì 12R,R là nghiệm của phương trình 2 R36R2880 1 2 R12 R24      hoặc ngược lại. Câu 5: Một bóng đèn dây tóc được sử dụng dưới hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua đèn có cường độ là 5 A. a. Tính điện năng mà đèn tiêu thụ trong 30 phút theo đơn vị Jun và kW.h? b. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng đèn trong 30 ngày, mỗi ngày sử dụng 30 phút, biết một số điện có giá là 1500 đồng. Hướng dẫn giải a. Điện năng đèn tiêu thụ trong 30 phút là AUIt220.5.30.601980000 J0,55 kW.h với 6 1kW.h = 1000W.3600s = 3,6.10 J. b. Vì giá 1kW.h điện là 1500 đồng nên số tiền phải trả trong 30 ngày là 0,55.30.1500=24750 đồng. Câu 6: Để bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường ở mạng điện có hiệu đện thế 220 V, người ta mắc nối tiếp với nó một điện trở phụ R. Tính giá trị điện trở R. Hướng dẫn giải
Bóng đèn sang bình thường, khi đó 22 UU PR240 RP U120 I0,5A R240         Để đèn sang bình thường, mắc nối tiếp nó với điện trở phụ R. Giá trị của điện trở là RdR RdR II0,5AU100 R200 UUU22020100VI0,5     Câu 7: Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220 V – 1000 W. a. Cho biết ý nghĩa của các số ghi trên đây. b. Sử dụng ấm điện với hiệu điện thế 220 V để đun sôi 2 lít nước từ nhệt độ 25C. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K). Cho khối lượng riêng của nước là 3D = 1000 kg/m. Hướng dẫn giải a. Số 220 V cho biết hiệu điện thế tối đa được phép đặt vào ấm (hiệu điện thế để ấm hoạt động bình thường). + Số 1000 W cho biết công suất tối đa của ấm đạt được (công suất của ấm khi hoạt động bình thường). b. + Khối lượng ứng với 2 lít nước 3mD.V1000.2.102 kg. + Nhiệt lượng thu vào của 2 lít nước thuQmct2.419010025628500 J. + Nhiệt lượng toả ra của dòng điện 2 toaQIRtP.t + Vì dùng nguồn điện có toaU220VP1000WQ1000t + Hiệu suất của quá trình thu toa Q6285002095 H0,9t s698 s. Q1000t3 Câu 8: Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở 80  và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là 2,5 A. a. Tính nhiệt lượng mà bếp toả ra trong thời gian 1 phút. b. Dùng bếp điện trên để đun sôi 1,5 lít nước có nhiệt độ ban đầu 25 C thì thời gian đun sôi nước là 20 phút. Coi rằng nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là có ích. Tính hiệu suất của bếp. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/(kg.K). Khối lượng riêng của nước là 3D = 1000 kg/m. c. Mỗi ngày sử dụng bếp này 3 giờ. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp đó trong 30 ngày, nếu giá 1kWh điện là 2000 đồng. Hướng dẫn giải a. Nhiệt lượng toả ra trong thời gian 1 phút là 224QIRt2,5.80.603.10 J. b. Nhiệt lượng mà bếp tiêu thụ trong 20 phút là 225QIRt2,5.80.20.606.10 J. + Nhiệt lượng cần thiết để làm nước sôi là thu2121QmcttDVctt472500 J. + Hiệu suất của bếp i 5 tp Q472500 H.100%.100%78,75% Q6.10 c. Công suất toả nhiệt của bếp là 22PIR = 2,5.80500 W0,5 kW. + Mỗi ngày sử dụng ấm 3 giờ, do đó thời gian sử dụng của 30 ngày là 90 giờ. + Điện năng mà bếp tiêu thụ là APt0,5.9045kW.h. + Vì giá 1kW.h điện là 2000 đồng nên số tiền phải trả trong 30 ngày là 45.2000 = 90000 đồng.