Tiêu đề CHỦ ĐỀ 24. NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN - HS.docx ✅

Chủ đề 24: NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN • Yêu cầu cần đạt (Trích từ CTGDPT Vật lí 2018): – Nêu được năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển các điện tích; công suất tiêu thụ năng lượng điện của một đoạn mạch là năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. – Tính được năng lượng điện và công suất tiêu thụ năng lượng điện của đoạn mạch. • Cấu trúc nội dung: I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT ………………………………………………………………… Lý thuyết chung của chủ đề + Phương pháp giải kèm ví dụ. II. BÀI TẬP PHÂN DẠNG THEO MỨC ĐỘ……………………………………………….. (Theo cấu trúc định dạng đề thi kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông từ năm 2025 – Quyết định số 764/QĐ - BGDĐT) 1. Câu trắc nhiệm nhiều phương án lựa chọn 2. Câu trắc nghiệm đúng sai: 3. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn : III. BÀI TẬP LUYỆN TẬP………………………………………………………………… (Theo cấu trúc định dạng đề thi kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông từ năm 2025 – Quyết định số 764/QĐ - BGDĐT)
I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT – PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Năng lượng điện - Năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch bằng công của lực điện thực hiện khi di chuyển các điện tích. WAqUUIt - Dòng điện chạy trong đoạn mạch gây ra các tác dụng khác nhau và khi đó có sự chuyển hóa năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch thành các dạng năng lượng khác. - Ngoài đơn vị J người ta còn dùng đơn vị kWh để đo năng lượng tiêu thụ 6 13,6.10kWhJ - Người ta đo năng lượng điện tiêu thụ bằng một thiết bị gọi là công tơ điện. - Nhiệt lượng tỏa ra (Định luật Jun – len -xơ): 2 2U QIRtt R 2. Công suất điện - Công suất tiêu thụ năng lượng điện (gọi tắt là công suất điện) của một đoạn mạch là năng lượng điện mà mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian: 2 2 PAU UIIR tR - Công suất có đơn vị là Oát, kí hiệu là W. - Trên các dụng cụ hoặc thiết bị dùng điện có ghi 220V100W . Con số này cho biết: + Hiệu điện thế định mức: dmU220V + Công suất định mức: dm100WP 3. Công và công suất của nguồn - Công của nguồn điện: ngAqItEE - Công suất của nguồn điện:
PIE - Hiệu suất của nguồn điện: NNi tpN URA H ARr E PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Năng lượng, công suất điện - Yêu cầu: Vận dụng được các công thức tính năng lượng điện tiêu thụ, nhiệt lượng, công suất điện. - Phương pháp giải: Sử dụng các công thức tính năng lượng điện tiêu thụ, nhiệt lượng, công suất điện. Ví dụ 1: Một bóng đèn pin đang sáng với hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn là 3,0 V và điện trở của bóng đèn là 15 Ω. Tính: a) Cường độ dòng điện qua bóng đèn. b) Công suất cung cấp điện cho bóng đèn. c) Năng lượng điện mà nguồn cung cấp cho bóng đèn trong 2,5 giờ. Hướng dẫn: a) Cường độ dòng điện qua bóng đèn: 3 0,2 15 U IA R b) Công suất cung cấp điện cho bóng đèn: 3.0,20,6PUIW c) Năng lượng điện mà nguồn cung cấp cho bóng đèn trong 2,5 giờ: 3.0,2.2,5.36005400AUItJ Ví dụ 2: Trên nhãn của bóng đèn 1 có ghi 220 V – 20 W và bóng đèn 2 có ghi 220 V – 10 W. Coi điện trở của mỗi bóng đèn không thay đổi. a) Tính năng lượng điện tiêu thụ của mỗi bóng đèn khi sử dụng ở hiệu điện thế 200 V trong thời gian 2 giờ. b) Tính tổng công suất điện tiêu thụ của cả hai bóng đèn trong những trường hợp sau: - Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V. - Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V. c) Dùng cách mắc nào nêu trên để cả hai bóng đèn đều sáng bình thường? Tại sao? Hướng dẫn: a) Điện trở của mỗi đèn: 122420;4840RR Năng lượng tiêu thụ của mỗi đèn khi sử dụng ở hiệu điện 200V trong thời gian 2 giờ: 22 5 1 1 22 5 2 2 200 .2.36001,2.10 2420 200 .2.36000,6.10 4840 U AtJ R U AtJ R   b) - Mắc song song: 30WP - Mắc nối tiếp: 12 12 7260 220 0,03 7260 nt nt RRR U IIIA R   Tổng công suất tiêu thụ là: 220,03.72606,53 ntPIRW c) Dùng cách mắc hai đèn song song thì hai đèn sẽ sáng bình thường vì cùng sử dụng chung hiệu điện thế định mức 220V. Ví dụ 3: Một bếp điện sợi đốt tiêu thụ công suất P = 1,1kW được dùng ở mạng điện có hiệu điện thế U = 120V. Dây nối từ ổ cắm vào bếp điện r1 . a) Tính điện trở R của bếp điện khi hoạt động bình thường. b) Tính nhiệt lượng toả ra ở bếp điện khi sử dụng liên tục bếp điện trong thời gian nửa giờ.
Hướng dẫn: a) Ta có: U I Rr  Áp dụng công thức tính công suất tiêu thụ: 22 2 22 22 2 120 .1100. ()(1) 1201100(21) 11122110 1 11; 11 U PIRRR RrR RRR RR RR      Loại nghiệm 1 11R vì khi đó hiệu điện thế trên điện trở bằng 10 V, hiệu điện thế trên điện trở dây bằng 110 V, dẫn tới công suất toả nhiệt trên dây nối quá lớn, không thực tế. b) Nhiệt lượng toả ra trên bếp điện trong thời gian nửa giờ: 1100.18001980000QPtJ Ví dụ 4: Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220 V – 1000 W. Sử dụng ấm điện này ở hiệu điện thế 200 V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 20 0 C. Tính thời gian đun nước. Biết hiệu suất của ấm là 90%, nhiệt dung riêng của nước là 4 190 J/kg.K, coi điện trở của ấm điện không thay đổi so với khi hoạt động ở chế độ bình thường. Hướng dẫn: Nhiệt lượng cần để đun sôi 2 lít nước từ 20 0 C: 2.4190.(10020)670400QmctJ Hiệu suất của ấm 90%H nên năng lượng điện tiêu thụ của ấm là 670400 744889 0,9 Q AJ H Điện trở của ấm điện: 22 220 48,4 1000 dm dm U R P Từ công thức 2 .U At R , suy ra thời gian đun nước: 22 .744889.48,4 901 200 AR ts U Dạng 2: Công suất cực đại Ví dụ 1: Một nguồn điện có suất điện động E = 6V, điện trở trong r2 , mạch ngoài có điện trở R. a) Tính R để công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là 4W. b) Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là lớn nhất. Tính giá trị đó. Hướng dẫn: a) Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài 2 .NE PR rR     2264.44436 2RRRR R     2 540RR . Giải phương trình thu được: 1;4RR