Vật lí 11 Bài 8: ĐIỆN NĂNG - CÔNG SUẤT ĐIỆN

[Triêu Dươngg]

[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.

VẬT LÍ 11- CHƯƠNG II - Bài 8: ĐIỆN NĂNG - CÔNG SUẤT ĐIỆN
Phần 1: LÝ THUYẾT SGK VÀ CÁC CÂU HỎI LIÊN QUAN​

I. Điện năng tiêu thụ và công suất điện

1, Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch

+ Điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
+ Công thức tính: $A=Uq=UIt$

C1: Hãy cho biết đơn vị tương ứng của đại lượng có mặt trong công thức $A = UIt$
Trả lời:
+ $A$ là công của dòng điện, đơn vị là $J$.
+ $U$ là hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch, đơn vị là $V$
+ $I$ là cường độ dòng điện trong mạch đơn vị là $A$
+ $t$ là thời gian điện tích dịch chuyển, đơn vị là $s$

C2: Hãy nêu các tác dụng mà dòng điện có thể gây ra.
Trả lời: Các tác dụng của dòng điện bao gồm:
+ Tác dụng nhiệt (bàn ủi, bếp điện…);
+ Tác dụng hóa học (điện phân);
+ Tác dụng sinh lí (điện giật, chữa bệnh, châm cứu..);
+ Tác dụng từ (làm lệch kim nam châm) là tác dụng cơ bản của dòng điện.
+ Tác dụng quang (làm đèn điện phát sáng)

C3: Dụng cụ gì dùng để đo điện năng tiêu thụ? Mỗi số đo của dụng cụ đó có giá trị bao nhiêu jun ($J$)?
Trả lời: Dùng công tơ điện để đo điện năng tiêu thụ điện.
Mỗi số đo của công tơ điện là: $1kWh = 1000 W. 3600 s = 3,6.10^6 J$

2, Công suất điện

+ Công suất điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
+ Công thức tính: $P=\dfrac{A}{t}=UI$

C4: Hãy cho biết đơn vị tương ứng của các đại lượng tương ứng có mặt trong công thức : $P = UI$
Trả lời:
+ $P$ là công suất của dòng điện, đơn vị là $W$.
+ $U$ là hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch, đơn vị là $V$
+ $I$ là cường độ dòng điện trong mạch đơn vị là $A$

II, Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua.

1, Định luật Jun-len-xo

+ Nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật đãn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó
+ Công thức tính: $Q=I^2Rt$

2, Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

+ Công suất toả nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian.
+ Công thức tính: $P=\dfrac{Q}{t}=RI^2$

C5: Hãy chứng tỏ rằng, công suất tỏa nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được tính bằng công thức: $P=\dfrac{Q}{t}=I^2R=\dfrac{U^2}{R}$ và hãy cho biết đơn vị đo tương ứng với các đại lượng có mặt trong công thức trên.
Trả lời:
+ Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ đã chuyển hóa thành nhiệt năng (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn), nên ta có: $P=\dfrac{Q}{t}=\dfrac{I^2Rt}{t}=I^2R=(\dfrac{U}{R})^2.R=\dfrac{U^2}{R}$
+ Đơn vị đo tương ứng của các đại lượng là: $P (W); Q (J) ; t (s) ; R (\Omega ) ; U (V) ; I (A)$

III, Công và công suất nguồn điện

1, Công của nguồn điện

+ Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch.
+ Công thức tính: $A_{ng}=qE=EIt$

2, Công suất nguồn điện

+ Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.
+ Công thức tính: $P_{ng}=\dfrac{A_{ng}}{t}=Et$

Xem thêm:
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN
[Chuyên đề] Dòng điện không đổi
[Chuyên đề] Điện tích điện trường

 

[Triêu Dươngg]

Phần 2: CHỮA BÀI TẬP SGK​

Câu 1: Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính điện năng tiêu thụ và cong suất điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.
Trả lời:
+ Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực điện trường thực hiện.
+ Công thức điện năng tiêu thụ của đoạn mạch : $A = qU = UIt$
+ Công thức tính công suất điện của đoạn mạch: $P=\dfrac{A}{t}=UI$

Câu 2: Hãy nêu tên một dụng cụ hay một thiết bị điện cho mỗi trường hợp dưới đây:
a) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng.
b) Khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.
c) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.
d) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng.
Trả lời:
+ Dụng cụ khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng: Bóng đèn dây tóc
+ Dụng cụ khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng: Bàn là, bếp điện
+ Dụng cụ khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng: Quạt điện
+ Dụng cụ khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng: Ắc quy

Câu 3: Công suất tỏa nhiệt của mỗi đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?
Trả lời:
+ 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 khoảng thời gian 1 giây.
+ Công thức tính: $P = R.I^2$

Câu 4: Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trưng mạch điện kín? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.
Trả lời:
+ Điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín bằng công của lực lạ bên trong nguồn điện.
+ Công của nguồn điện: $A_{ng}=EIt$ (Trong đó $E$ là suất điện động của nguồn điện)
+ Công suất của nguồn điện: $P=\dfrac{A_{ng}}{t}=\dfrac{EIt}{t}=EI$

Câu 5: Chọn câu đúng: Điện năng tiêu thụ được đo bằng
A. Vôn kế.
B. Công tơ điện.
C. Ampe kế.
D. Tĩnh điện kế.
Trả lời: Chọn B.
Điện năng tiêu thụ được đo bằng công tơ điện

Câu 6: Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?
A. Jun ($J$).
B. Oát($W$).
C. Niutơn ($N$).
D. Culông ($C$).
Trả lời: Chọn B.
Công suất điện được đo bằng dơn vị Oát ($W$)

Câu 7: Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện cường độ $1 A$ chạy qua dây dẫn trong $1$ giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là $6 V$.
Trả lời:
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch là: $A = UIt = 6.1.3600 = 21600 J$
Công suất điện của đoạn mạch là: $P = U.I = 6.1 = 6 W$.

Câu 8: Trên nhãn của một ấm điện có ghi $220 V – 1000 W$.
a) Cho biết ý nghĩa các số ghi trên đó.
b) Sử dụng ấm điện với hiệu điện thế $220 V$ để đun sôi $2$ lít nước từ nhiệt độ $25^0C$. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm nước là 90% và nhiệt dung riêng của nước là $4190 J/kg.K$
Trả lời:
a) Ý nghĩa của các số ghi trên ấm điện
+ $220 V$ là hiệu điện thế định mức đặt vào hai đầu ấm điện để ấm hoạt động bình thường.
+ $1000 W$ là công suất tiêu thụ định mức của ấm điện khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế $220 V$.
b) Nhiệt lượng cần thiết để làm sôi $2$ lít nước là: $Q=mc\Delta t=2.4190.(100-25)=628500(J)$
Điện năng thực tế mà ấm đã tiêu thụ là: $A=\dfrac{Q}{H}=\dfrac{628500}{0,9}=698333(J)$
Vậy thời gian đun nước là: $t=\dfrac{A}{P}=\dfrac{798333}{1000}=698,333(s)$

Câu 9: Một nguồn điện có suất điện động $12 V$. Khi mắc nguồn điện này thành mạch điện 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.
Trả lời:
+ Công của nguồn điện sinh ra trong $15$ phút là: $A_{ng}=EIt=12.0,8.15.60=8640(J)$
+ Công suất của nguồn điện khi này là: $P_{ng}=EI=12.0,8=9,6(W)$

Xem thêm:
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN
[Chuyên đề] Dòng điện không đổi
[Chuyên đề] Điện tích điện trường

 

[Triêu Dươngg]

Phần 3: CHỮA BÀI TẬP SBT​

8.1: Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở dụng cụ hay thiết bị điện nào dưới đây khi chúng hoạt động ?
A. Bóng đèn dây tóc.
B. Quạt điện.
C. Ấm điện.
D. Acquy đang được nạp điện.
Trả lời: Chọn C
Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở ấm điện khi chúng hoạt động

8.2: Công suất của nguồn điện được xác định bằng
A. lượng điện tích mà nguồn điện sản ra trong-một giây.
B. công mà lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện.
C. lượng điện tích chạy qua nguồn điện trong một giây.
D. công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây.
Trả lời: Chọn D
Công suất của nguồn điện được xác định bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây.

8.3: Khi một động cơ điện đang hoạt động thì điện năng được biến đổi thành
A. năng lượng cơ học.
B. năng lượng cơ học và năng lượng nhiệt.
C. năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt và năng lượng điện trường.
D. năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt và năng lượng ánh sáng.
Trả lời: Chọn B
Khi một động cơ điện đang hoạt động thì điện năng được biến đổi thành năng lượng cơ học và năng lượng nhiệt.

8.4: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi $12 V - 1,25 A$. Kết luận nào dưới đây là sai ?
A. Bóng đèn này luôn có công suất là $15W$ khi hoạt động.
B. Bóng đèn này chỉ có công suất $15W$ khi mắc nó vào hiệu điện thế $12 V$.
C. Bóng đèn này tiêu thụ điện năng $15J$ trong $1$ giây khi hoạt động bình thường.
D. Bóng đèn này có điện trở $9,6 \Omega$ khi hoạt động bình thường.
Trả lời: Chọn A
Ta có: $P=UI=12.1,25=15(W)$

8.5: Một acquy thực hiện công là $12 J$ khi di chuyển lượng điện tích $2 C$ trong toàn mạch. Từ đó có thể kết luận là:
A. Suất điện động của acquy là $6 V$.
B. Hiệu điện thế giữa hai cực của nó luôn luôn là $6 V$.
C. Công suất của nguồn điện này là $6 W$.
D. Hiệu điện thế giữa hai cực để hở của acquy là $24 V$.
Trả lời: Chọn A
Ta có: $E=\dfrac{A}{q}=\dfrac{12}{2}=6(V)$

8.6: Một nguồn điện có suất điện động $3V$ khi mắc với một bóng đèn thành một mạch kín thì cho một dòng điện chạy trong mạch có cường độ là $0,3 A$. Khi đó công suất của nguồn điện này là:
A. $10 W$.
B. $30 W$.
C. $0,9 W$.
D. $0,1 W$.
Trả lời: Chọn C
Ta có: $P=E.I=3.0,3=0,9(W)$

8.7: Bóng đèn $1$ có ghi $220 V - 100 W$ và bóng đèn $2$ có ghi $220 V - 25 W$
a) Mắc song song hai đèn này vào hiệu điện thế $220 V$. Tính điện trở $R_1$ và $R_2$ tương ứng của mỗi đèn và cường độ dòng điện $I_1$ và $I_2$ chạy qua mỗi đèn khi đó.
b) Mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế $220 V$ và cho rằng điện trở của mỗi đèn vẫn có trị số như ở câu $a$. Hỏi đèn nào sáng hơn và đèn đó có công suất lớn gấp bao nhiêu lần công suất của đèn kia ?
Trả lời:
a)
Điện trở lần lượt của hai đèn là: $\left\{\begin{matrix} R_1=\dfrac{U_1^2}{P_1}=484\Omega \\ R_2=\dfrac{U_2^2}{P_2}=1936\Omega \end{matrix}\right.$
Cường độ dòng điện lần lượt của hai đèn là: $\left\{\begin{matrix} I_1=\dfrac{U_1}{R_1}=0,445A \\ I_2=\dfrac{U_2}{R_2}=0,114A \end{matrix}\right.$
b)
Công suất lần lượt của hai đèn là: $\left\{\begin{matrix} P_1=\dfrac{U_1^2}{R_1}=4W \\ P_2=\dfrac{U_2^2}{R_2}=16W=4P_1 \end{matrix}\right.$
Vậy đèn 2 sáng hơn.

8.8: Giả sử hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn có ghi $220 V - 100 W$ đột ngột tăng lên tới $240 V$ trong khoảng thời gian ngắn. Hỏi công suất điện của bóng đèn khi đó tăng lên bao nhiêu phần trăm (%) so với công suất định mức của nó ? Cho rằng điện trở của bóng đèn không thay đổi so với khi hoạt động ở chế độ định mức.
Trả lời:
Công suất định mức của đèn: $100W$
Điện trở của đèn là: $R=\dfrac{U^2}{P}=\dfrac{220^2}{100}=484\Omega$
Khi tăng hiệu điện thế đột ngột lên $U'=240V$ thì công suất của đèn là: $P'=\dfrac{U'^2}{R}=\dfrac{240^2}{484}=119W$
Vậy công suất tăng 19% so với định mức

8.9: Một ấm điện được dùng với hiệu điện thế $220 V$ thì đun sôi được $1,5$ lít nước từ nhiệt độ $20^0 C$ trong $10$ phút. Biết nhiệt dung riêng của nước là $4190 J/(kg.K)$, khối lượng riêng của nước là $1 000 kg/m^3$ và hiệu suất của ấm là 90%.
a) Tính điện trở của ấm điện.
b) Tính công suất của ấm này.
Trả lời:
a)
Nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là: $Q=mc\Delta t=502800(J)=0,9A$
Cường độ dòng điện chạy qua ấm là: $I=\dfrac{A}{Ut}=\dfrac{\dfrac{Q}{0,9}}{Ut}=4,23(A)$
Điện trở của ấm là: $R=\dfrac{U}{I}=52\Omega$
b)
Công suất của ấm là: $P=UI=931W$

8.10: Một đèn ống loại $40 W$ được chế tạo để có công suất chiếu sáng bằng đèn dây tóc loại $100 W$. Hỏi nếu sử dụng đèn ống này trung bình mỗi ngày $4$ giờ thì trong $30$ ngày sẽ giảm được bao nhiêu tiền điện so với sử dụng đèn dây tóc nói trên ? Cho rằng giá tiền điện là $1500 đ/(kW.h)$.
Trả lời:
Điện năng mà đèn ống tiêu thụ trong thời gian đã cho là : $A_1=P_1t=21600000J=6kW.h$
Điện năng mà đèn dây tóc tiêu thụ trong thời gian này là :
$A_2=P_2t=15kW.h$
Số tiền điện giảm bớt là :$M=(A_2–A_1).1500=13500(đ)$

8.11: Một bàn là điện khi được sử dụng với hiệu điện thế $220 V$ thì dòng điện chạy qua bàn là có cường độ là $5 A$.
a) Tính nhiệt lượng mà bàn là toả ra trong $20$ phút theo đơn vị jun ($J$).
b) Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là này trong $30$ ngày, mỗi ngày $20$ phút, cho rằng giá tiền điện là $1500 đ/(kW.h)$.
Trả lời:
a)
Nhiệt lượng mà bàn là tỏa ra là: $Q=I^2Rt=UIt=220.5.20.60=1320000J=0,367kWh$
b)
Nhiệt lượng mà bàn là tiêu thụ trong mỗi ngày là: $Q=I^2Rt=0,367kWh$
Nhiệt lượng mà bàn là tiêu thụ trong 30 ngày là: $30Q=30.0,367=11kWh$
Vậy tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là trong 30 ngày là: $M=1500.11=16500M=1500.11=16500(đ)$

8.12: Một acquy có suất điện động là $12 V$.
a) Tính công mà acquy này thực hiện khi dịch chuyển một êlectron bên trong acquy từ cực dương tới cực âm của nó.
b) Công suất của acquy này là bao nhiêu nếu có $3,4.10^{-18}$ êlectron dịch chuyển như trên trong một giây.
Trả lời:
a) Công mà acquy thực hiện khi dịch chuyển một êlectron bên trong acquy từ cực dương tới cực âm của nó là: $A=qU=1,92.10^{-18}J$
b) Công suất của acquy là: $P=\dfrac{qU}{t}=\dfrac{neU}{t}=6,53W$

Xem thêm:
Bài 1: ĐIỆN TÍCH - ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
BÀI 7: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - NGUỒN ĐIỆN
[Chuyên đề] Dòng điện không đổi
[Chuyên đề] Điện tích điện trường