Vật lí 9 BÀI 12: CÔNG SUẤT ĐIỆN

[Tên để làm gì]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Bài 12: Công suất điện​

I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT​

1. Công suất định mức của dụng cụ dùng điện​

C1: Nhận xét mối quan hệ giữa số oat ghi trên mỗi đèn với độ sáng mạnh, yếu của chúng.

Lời giải:
Nếu cùng một hiệu điện thế, đèn có số oát lớn hơn thì sáng mạnh hơn, đèn có số oát nhỏ hơn thì sáng yếu hơn

C2: Hãy nhớ lại kiến thức ở lớp 8 và cho biết oat là đơn vị của đại lượng nào?

Lời giải:
Oát là đơn vị đo công suất: [imath]1W = \dfrac{1J}{1s}[/imath]

2. Ý nghĩa của số oát ghi trên mỗi dụng cụ điện
Số oát [imath](W)[/imath] ghi trên mỗi dụng cụ dùng điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó, nghĩa là công suất điện của dụng cụ này khi nó hoạt động bình thường.

C3: Một dụng cụ điện hoạt động càng mạnh thì công suất của nó càng lớn. Hãy cho biết:
- Một bóng đèn có thế lúc sáng mạnh, lúc sáng yếu thì trong trường hợp nào bóng đèn đó có công suất lớn hơn?
- Một bếp điện được điều chỉnh lúc nóng nhiều hơn, lúc nóng ít hơn thì trong trường hợp nào bếp có công suất nhỏ hơn?

Lời giải:
- Trong trường hợp bóng đèn sáng hơn thì có công suất lớn hơn.
- Trong trường hợp bếp điện nóng ít hơn thì có công suất nhỏ hơn.

3. Công thức tính công suất điện​

3.1 Thí nghiệm

Mắc mạch điện như sơ đồ hình 12.2 với bóng đèn thứ nhất có ghi [imath]6V-5W[/imath]. Đóng công tắc, điều chỉnh biến trở để số chỉ của vôn kế đúng bằng số vôn ghi trên bóng đèn, khi đó ampe kế có số chỉ như được ghi trong bảng 2

C4: Từ các số liệu của bảng 2, hãy tính tích [imath]U.I[/imath] đối với mỗi bóng đèn vào bảng và so sánh tích này với công suất định mức của đèn đó khi bỏ qua sai số của phép đo.

Lời giải:
- Với bóng đèn [imath]1[/imath], ta có: [imath]U_1.I_1 = 6.0,82 = 49,2 W[/imath]
- Với bóng đèn [imath]2[/imath], ta có : [imath]U_2.I_2 = 6.0,51 = 3,06W[/imath]
Tích [imath]U.I[/imath] đối với mỗi bóng đèn có giá trị bằng công suất định mức ghi trên bóng đèn.

3.2 Kết luận:
Công suất điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua đoạn mạch đó: [imath]P = U.I[/imath]
Trong đó:
[imath]P[/imath] là công suất [imath](W)[/imath]
[imath]U[/imath] là hiệu điện thế [imath](V)[/imath]
[imath]I[/imath] là cường độ dòng điện [imath](A)[/imath]

Ngoài đơn vị oát [imath](W)[/imath] còn thường dùng đơn vị kilôoát [imath](kW)[/imath] và mêgaoát [imath](MW)[/imath]:
[imath]1 kW = 1000 W[/imath]
[imath]1 MW = 1000000 W[/imath]

C5: Xét trường hợp đoạn mạch có điện trở R, hãy chứng tỏ rằng công suất điện của đoạn mạch được tính theo công thức: [imath]P = I^2.R = \dfrac{U^2}{R}[/imath]

Lời giải:
Ta có: [imath]P = U.I[/imath] và [imath]U = I.R[/imath] nên: [imath]P = I^2.R[/imath]
Mặt khác: [imath]P = U.I[/imath] và [imath]I = \dfrac{U}{R}[/imath] nên: [imath]P = \dfrac{U^2}{R}[/imath]

II/ VẬN DỤNG

C6: Trên một bóng đèn có ghi [imath]220V – 75W[/imath]
- Tính cường độ dòng điện qua bóng đèn và điện trở của nó khi đèn sáng bình thường
- Có thể dùng cầu chì loại [imath]0,5A[/imath] cho bóng đèn này được hay không? Vì sao?

Lời giải:
- Khi đèn sáng bình thường thì công suất tiêu thụ [imath](P)[/imath] của đèn bằng công suất định mức [imath]75W[/imath]
Ta có: [imath]P = UI = 75W[/imath]
Cường độ dòng điện qua bóng đèn là:
[imath]I = \dfrac{P}{U} = 0.341 A[/imath]
Điện trở khi đèn sáng bình thường là:
[imath]R = \dfrac{U}{I} = 645 \Omega[/imath]
- Có thể dùng cầu chì loại [imath]0,5A[/imath] cho bóng đèn này vì nó đảm bảo cho đèn hoạt động bình thường và sẽ nóng chảy, tự động ngắt mạch khi đoản mạch.


C7: Khi mắc 1 bóng đèn vào [imath]U – 12V[/imath] thì dòng điện chạy qua [imath]I= 0,4A[/imath]. Tính công suất của bóng đèn và [imath]R[/imath]?

Lời giải:
Công suất của bóng đèn: [imath]P = U.I = 12.0,4 = 4,8W[/imath]
Điện trở của bóng đèn: [imath]R = \dfrac{U}{I} = 30 \Omega[/imath]

C8: Một bếp điện hoạt động bình thường khi được mắc với [imath]U = 220V[/imath] và khi đó [imath]R = 48,4 \Omega[/imath]. Tính công suất của bếp điện?

Lời giải:
Cường độ dòng điện qua bếp: [imath]I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{50}{11} A[/imath]
Công suất của bếp điện: [imath]P = U.I = 1000 W = 1kW[/imath]

 

[Tên để làm gì]

BÀI 12. CÔNG SUẤT ĐIỆN - SÁCH BÀI TẬP​

12.13
Trên một bàn là có ghi [imath]220V – 1100W[/imath]. Khi bàn là này hoạt động bình thường thì nó có điện trở là bao nhiêu.?
A. [imath]0,2 \Omega[/imath]
B. [imath]5 \Omega[/imath]
C. [imath]44 \Omega[/imath]
D. [imath]5500 \Omega[/imath]

Lời giải:
Chọn [imath]C[/imath]
Áp dụng công thức: [imath]P = \dfrac{U^2}{R}[/imath]
Khi bàn là này hoạt động bình thường thì nó có điện trở là: [imath]R = \dfrac{U^2}{P} = 44 \Omega[/imath]

12.14
Trên bóng đèn [imath]Đ_1[/imath] có ghi [imath]220V – 100W[/imath], trên bóng đèn, [imath]Đ_2[/imath] có ghi [imath]220V – 25W[/imath]. Khi sáng bình thường, điện trở tương ứng [imath]R_1[/imath] và [imath]R_2[/imath] của dây tóc bóng đèn này có mối quan hệ như thế nào dưới đây?
A. [imath]R_1 = 4R_2[/imath]
B. [imath]4R_1 = R_2[/imath]
C.[imath]R_1 = 16R_2[/imath]
D. [imath]16R_1 = R_2[/imath]

Lời giải:
Chọn [imath]B[/imath].
Áp dụng công thức: [imath]P = \dfrac{U^2}{R}[/imath]
Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của hai đèn lần lượt là:
[imath]R_1 = \dfrac{U^2}{P_1}; R_2 = \dfrac{U^2}{P_2}[/imath]
Ta có tỷ lệ: [imath]\dfrac{R_2}{R_1} = \dfrac{P_1}{P_2} = \dfrac{100}{25} = 4[/imath]
[imath]\Rightarrow R_2 = 4R_1[/imath]

12.15
Trên hai bóng đèn dây tóc [imath]Đ_1[/imath] và [imath]Đ_2[/imath] có ghi số tương ứng là [imath]3V – 1,2W[/imath] và [imath]6V – 6W[/imath]. Cần mắc hai đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế [imath]U = 9V[/imath] để hai bóng đèn này sáng bình thường
a) Vẽ sơ đồ mạch điện thỏa mãn yêu cầu nói trên và giải thích tại sao khi đó hai bóng đèn có thể sáng bình thường.
b) Tính điện trở của mỗi bóng đèn và của biến trở khi đó
c) Tính công suất điện của biến trở khi đó

Lời giải:

a) Vì [imath]U_1 + U_2 = 3 + 6 = 9V = U[/imath] nên mắc bóng đèn [imath]Đ_1[/imath] nối tiếp với đèn [imath]Đ_2[/imath] Mặt khác cường độ dòng điện định mức qua hai đèn lần lượt là: [imath]I_1 = \dfrac{P_1}{U_1} = 0,4A[/imath] và [imath]I_2 = \dfrac{P_2}{U_2} = 1A[/imath] Ta thấy [imath]I_2 > I_1[/imath] nên để hai đèn sáng bình thường thì phải mắc [imath]R_b[/imath] song song với đèn [imath]Đ_1[/imath] như hình vẽ.

​

b) Vì đèn [imath]1[/imath] song song với biến trở nên [imath]U_1 = U_b = 3V[/imath] và [imath]I_1 + I_b = I_2 = I[/imath]
[imath]\Rightarrow I_b = I_2 – I_1 = 1 – 0,4 = 0,6A[/imath]
Điện trở của mỗi đèn và biến trở khi đó:
[imath]R_1 = \dfrac{U_1}{I_1} = 7,5 \Omega; R_2 = \dfrac{U_2}{I_2} = 6 \Omega; R_b = \dfrac{U_b}{I_b} = 5 \Omgea[/imath]

c) Công suất của biến trở khi đó: [imath]P_b = U_b .I_b = 3.0,6 = 1,8W[/imath]

12.16
Chứng minh rằng đối với đoạn mạch gồm các dụng cụ điện mắc nối tiếp hay mắc song song thì công suất điện của đoạn mạch bằng tổng công suất điện của các dụng cụ mắc trong mạch

Lời giải:
Trường hợp 1: các dụng cụ mắc nối tiếp
Giả sử có [imath]n[/imath] dụng cụ mắc nối tiếp với nhau vào nguồn điện [imath]U[/imath]. Khi đó cường độ dòng điện qua mạch là [imath]I[/imath].
Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi dụng cụ lần lượt là: [imath]U_1, U_2, ..., U_n[/imath]
Cường độ dòng điện chạy trong mỗi dụng cụ lần lượt là: [imath]I_1, I_2, ..., I_n[/imath]
Vì các dụng cụ ghép nối tiếp nên ta có:
[imath]U = U_1+ U_2 + ...+ U_n[/imath] và [imath]I = I_1 = I_2 =... = I_n[/imath]
Công suất toàn mạch là:
[imath]P = U.I = (U_1 + U_2 + ...+ U_n).I = I.U_1 + I.U_2 + ...+ I.U_n (1)[/imath]
Công suất trên mỗi dụng cụ điện lần lượt là: [imath]P_1 = U_1.I_1; P_2 = U_2.I_2; ...; P_n = U_n.I_n[/imath]
Vì [imath]I = I_1 = I_2 =... = I_n[/imath] nên [imath]P_1 = U_1.I; P_2 = U_2.I; ...; P_n = U_n.I (2)[/imath]
Từ (1) và (2) ta được: [imath]P = P_1 + P_2 + ...+ P_n[/imath] (đpcm)

Trường hợp 2: các dụng cụ mắc song song
Giả sử có [imath]n[/imath] dụng cụ mắc song song với nhau vào nguồn điện [imath]U[/imath]. Khi đó cường độ dòng điện qua mạch là [imath]I[/imath].
Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi dụng cụ lần lượt là: [imath]U_1, U_2, ..., U_n[/imath]
Cường độ dòng điện chạy trong mỗi dụng cụ lần lượt là: [imath]I_1, I_2, ..., I_n[/imath]
Vì các dụng cụ ghép song song nên ta có:
[imath]U = U_1 = U_2 = ...= U_n[/imath] và [imath]I = I_1 + I_2 +... + I_n[/imath]
Công suất toàn mạch là:
[imath]P = U.I = U.( I_1 + I_2 +... + I_n) = U.I_1 + U.I_2 + ...+ U.I_n[/imath] (3)
Công suất trên mỗi dụng cụ điện lần lượt là: [imath]P_1 = U_1.I_1; P_2 = U_2.I_2; ...; P_n = U_n.I_n[/imath]
Vì [imath]U = U_1 = U_2 =... = U_n[/imath] nên [imath]P_1 = U.I_1; P_2 = U.I_2; ...; P_n = U.I_n[/imath] (4)
Từ (3) và (4) ta được: [imath]P = P_1 + P_2 + ...+ P_n[/imath] (đpcm)

12.17
Trên bóng đèn dây tóc [imath]Đ_1[/imath] có ghi [imath]220V – 100W[/imath], trên bóng đèn dây tóc [imath]Đ_2[/imath] có ghi [imath]220V – 75W[/imath].
a) Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế [imath]220V[/imath]. Tính công suất của đoạn mạch song song này và cường độ dòng điện mạch chính.
b) Mắc hai đèn trên dây nối tiếp với nhau rồi mắc đoạn mạch này vào hiệu điện thế [imath]220V[/imath]. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đèn và công suất điện của đoạn mạch nối tiếp này cho rằng điện trở của mỗi đèn khi đó bằng [imath]50%[/imath] điện trở của đèn đó khi sáng bình thường

Lời giải
a) Điện trở của dây tóc bóng đèn [imath]Đ_1[/imath] và [imath]Đ_2[/imath]:
[imath]R_1 = \dfrac{U_1^2}{P_1} = 484 \Omega[/imath]
[imath]R_2 = \dfrac{U_2^2}{P_2} = 645,33 \Omega[/imath]
Cường độ dòng điện chạy trong mỗi đèn lần lượt là:
[imath]I_1 = \dfrac{P_1}{U_1} = \dfrac{5}{11} A[/imath]
[imath]I_2 = \dfrac{P_2}{U_2} = \dfrac{15}{44} A[/imath]
Cường độ dòng điện mạch chính:
[imath]I= I_1 + I_2 = 0,795 A[/imath]
Công suất điện của đoạn mạch song song: [imath]P = P_1 + P_2 = 100 + 75 = 175W[/imath]

Lưu ý: Ta có thể tìm [imath]I[/imath] nhanh hơn bằng cách tính [imath]P[/imath] toàn mạch trước:
[imath]P = P_1 + P_2 = 100 + 75 = 175W[/imath]
Vì [imath]P = U.I[/imath] nên [imath]I = \dfrac{P}{U} = 0,795A[/imath]

b) [imath]Đ_1 \nt[/imath]Đ_2$, khi đó điện trở của mỗi đèn là:
[imath]R’_1 = 50%.R_1 = 0,5.484 = 242 \Omega; R’_2 = 50%.R_2 = 0,5.645,33 = 322,67 \Omega[/imath]
Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp:
[imath]R’ = R’_1 + R’_2 = 242 + 322,67 = 564,67 \Omega[/imath]
Cường độ dòng điện qua mạch: [imath]I’ = \dfrac{ U}{ R’} = \approx 0,39A[/imath]
[imath]\Rightarrow I’ = I’_1 = I’_2 = 0,39A.[/imath]
Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn [imath]Đ_1[/imath] và [imath]Đ_2[/imath]:
[imath]U_1’ = I’ . R_1’ = 0,39.242 = 94,38V[/imath].
[imath]U’_2 = I’ . R’_2 = 0,39.322,67 = 125,84V.[/imath]
Công suất điện của đoạn mạch: [imath]P_{nt} = U’.I’ = 220.0,39 = 85,8W[/imath]