Bài 12: Công suất điện

Lý thuyết

Bài 12.1 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính công suất tiêu thụ điện năng P của đoạn mạch được mắc vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qua có cường độ I và điện trở của nó là R?

A. \(P= UI\)                                                      B. \(P =\dfrac {U }{ I}\) 

C. \(P= \dfrac {{{U^2}} }{R}\)                       D. \(P = I^2R\)

Hướng dẫn giải

\(\begin{gathered} P = UI = U.\dfrac{U}{R} = \dfrac{{{U^2}}}{R}\,\, \hfill \\ P = UI = I.R.I = {I^2}R \hfill \\ \end{gathered}\)

Chọn  B. \(P= {U \over I}\)

Bài 12.2 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên một bóng đèn có ghi 12V-6W.

a. Cho biết ý nghĩa của các số ghi này.

b. Tính cường độ định mức của dòng điện chạy qua đèn.

c. Tính điện trở của đèn khi đó.

Tóm tắt:

U = 12

P = 6W

Ý nghĩa của các số ghi trên bóng đèn

I = ?

R = ?

Hướng dẫn giải

a) Số 12V cho biết hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bình thường.

Số 6W cho biết công suất định mức của đèn.

b) Ta có:  

\(P  = UI \Rightarrow I = {P  \over U} = {6 \over {12}} = 0,5{\rm{A}}\)

c) Điện trở của đèn khi đó là:  

\(R = {{{U^2}} \over P } = {{{{12}^2}} \over 6} = 24\Omega \)

Bài 12.3 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Có trường hợp, khi bóng đèn bị đứt dây tóc, ta có thể lắc cho hai đầu dây tóc ở chỗ bị đứt dính lại với nhau và có thể sử dụng bóng đèn này thêm một thời gian nữa. Hỏi khi đó công suất và độ sáng của bóng đèn lớn hơn hay nhỏ hơn so với trước khi dây tóc bị đứt?. Tại sao?

Hướng dẫn giải

Khi bị đứt và được nối dính lại thì dây tóc của bóng đèn ngắn hơn trước nên điện trở của dây tóc nhỏ hơn trước. Trong khi đó, hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc vẫn như trước nên công suất \(\wp  = {{{U^2}} \over R}\) sẽ lớn hơn. Do vậy đèn sẽ sáng hơn so với trước.

Bài 12.4 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên hai bóng đèn có ghi 220V-60W và 220V-75W. Biết rằng dây tóc của hai đèn này đều bằng vonfram và có tiết diện bằng nhau. Dây tóc đèn nào có độ dài lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần?

Hướng dẫn giải

Dây tóc của bóng đèn 60W sẽ dài hơn và dài hơn \({{75} \over {60}} = 1,25\) lần

Bài 12.5 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên một nồi cơm điện có ghi 220V-528W.

a. Tính cường độ định mức của dòng điện chạy qua dây nung của nồi.

b. Tính điện trở dây nung của nồi khi nồi đang hoạt động bình thường.

Hướng dẫn giải

a) Cường độ định mức của dòng diênh chạy qua dây nung của nồi là:

Ta có: \(\wp  = UI \Rightarrow I{\wp  \over U} = {{528} \over {220}} = 2,4{\rm{A}}\)

b) Điện trở của dây nung khi nồi đang còn hoạt động bình thường là:

\(R = {U \over I} = {{220} \over {2,4}} = 91,7\Omega \)

Bài 12.6 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Mắc một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-60W vào ổ lấy điện có hiệu điện thế 110V. Cho rằng điện trở của dây tóc bóng đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ, tính công suất của bóng đèn khi đó.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức: \(\wp  = {{{U^2}} \over R}\) ta có khi điện trở của đèn trong cả hai trường hợp là như nhau, hiệu điện thế đặt vào đèn giảm đi hai lần thì công suất của đèn sẽ giảm đi bốn lần.

Khi đó công suất của đèn là: ℘ = 60 : 4 = 15W

Bài 12.7 trang 35 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Ở công trường xây dựng có sử dụng một máy nâng để nâng khối vật liệu có trọng lượng 2000N lên tới độ cao 15m trong thời gian 40 giây. Phải dùng động cơ điện có công suất nào dưới đây là thích hợp cho máy nâng này?

A. 120kW            B. 0,8kW              C. 75W                 D. 7,5kW

Hướng dẫn giải

Chọn  B. 0,8kW

Bài 12.8 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Hướng dẫn giải

Chọn B. Là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.

Bài 12.9 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Một bếp điện có điện trở R được mắc vào hiệu điện thế U thì dòng điện chạy qua nó có cường độ I. Khi đó công suất của bếp là P. Công thức P nào dưới đây không đúng?

A. ℘ = U²R             B. \(\wp  = {{{U^2}} \over R}\)             

C. ℘ = I²R               D. ℘ =U.I

Hướng dẫn giải

Chọn A. ℘ = U2R

Bài 12.10 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Có hai điện trở R₁ và R₂=2R₁ được mắc song song vào một hiệu điện thế không đổi. Công suất điện ℘₁, ℘₂ tương ứng trên hai điện trở này có mối quan hệ nào dưới đây?

A. ℘₁=℘₂               B. ℘₂=2℘₁             

C. ℘₁=2℘₂             D. ℘₁=4℘₂

Hướng dẫn giải

Chọn C. ℘₁ = 2℘₂

Bài 12.11 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên nhiều dụng cụ điện trong gia đình thường có ghi 220V và số oát(W), số oát này có ý nghĩa là

A. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với những hiệu điện thế nhỏ hơn 220V.

B. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220V.

C. Công mà dòng điện thực hiện trong một phút khi dụng cụ này được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220V.

D. Điện năng mà dụng cụ tiêu thụ trong một giờ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220V.

Hướng dẫn giải

Chọn B. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220V.

Bài 12.12 trang 36 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên bóng đèn có ghi 6V-3W. Khi đèn sáng bình thường thì dòng điện chạy qua đèn có cường độ là bao nhiêu?

A. 18A                 B.3A                    C. 2A                        D. 0,5A

Hướng dẫn giải

Chọn D. 0,5A

Bài 12.13 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên bàn là có ghi 220V-1100W. Khi bàn là này hoạt động bình thường thì nó có điện trở là bao nhiêu?

A. 0,2Ω                B. 5Ω                      C. 44Ω                 D. 5500Ω

Hướng dẫn giải

Chọn C. 44Ω 

Bài 12.14 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên bóng đèn Đ₁ có ghi 220V-100W, Trên bóng đèn Đ₂ có ghi 220V-25W. Khi đèn sáng bình thường, điện trở tương ứng R₁ và R₂ của dây tóc các bóng đèn này có mối quan hệ với nhau như thế nào?

A. R₁=4R₂            B. 4R₁=R₂           

C. R₁=16R₂          D. 16R₁=R₂

Hướng dẫn giải

Chọn B. 4R₁=R₂ 

Bài 12.15 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên hai bóng đèn dây tóc Đ₁ và Đ₂ có ghi số tương ứng là 3V-1,2W và 6V-6W. Cần mắc hai đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U=9V để hai đèn này sáng bình thường.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện thỏa mãn yêu cầu nói trên và giải thích vì sao khi đó hai 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.

Hướng dẫn giải

a) Sơ đồ mạch điện như hình dưới đây:

Vì U = U_Ib + U₂ = 9V. Nên mắc bóng đèn (Đ₁ // biến trở) và nối tiếp với bóng đèn Đ₂ thì đèn sáng bình thường

b) Điện trở của mỗi đèn và biến trở khi đó:

 \({R_1} = {{U_1^2} \over {{P_1}}} = {{{3^2}} \over {1,2}} = 7,5\Omega\)

\({R_2} = {{U_2^2} \over {{P_2}}} = {{{6^2}} \over 6} = 6\Omega\)

Biến trở mắc song song với đèn 1 nên \(U_1=U_b=3V\)

Cường độ dòng điện qua mạch:

 \(I = {I_2} = {I_{1b}} = {\wp  \over {{U_2}}} = {6 \over 6} = 1{\rm{A}}\)

Cường độ dòng điện qua đèn Đ₁:

\(I_1 = {{{\wp _1}} \over {{U_1}}} = {{1,2} \over 3} = 0,4{\rm{A}}\)

Cường dộ dòng điện qua biến trở :

I_b = I_1b – I₁ = 1 – 0,4 = 0,6A

Điện trở qua biến trở: \({R_b} = {{{U_b}} \over {{I_b}}} = {3 \over {0,6}} = 5\Omega \)

c) Công suất của biến trở khi đó là:

 \({\wp _b} = {{{U_b^2}} \over {{R_b}}} = {{{3^2}} \over 5} = 1,8W\)

Bài 12.16 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

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.

Hướng dẫn giải

Một đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

\(\wp  = U.I = {I^2}.R = {I^2}\left( {{R_1} + {R_2}} \right) = {I^2}{R_1} + {I^2}{R_2}\)

 \(\Rightarrow \wp  = {\wp _1} + {\wp _2}\)

Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song:

\({\wp _b} = {{{U^2}} \over R} = {U^2}\left( {{1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}}} \right) = {{{U^2}} \over {{R_1}}} + {{{U^2}} \over {{R_2}}} = {\wp _1} + {\wp _2}\)

\( \Rightarrow \wp  = {\wp _1} + {\wp _2}\)

Bài 12.17 trang 37 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Trên bóng đèn dây tóc Đ₁ có ghi 220V-100W, Trên bóng đèn dây tóc Đ₂ có ghi 220V-75W.

a. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch song song này và cường độ dòng điện trong mạch chính.

b. Mắc hai đèn trên đây nối tiếp với nhau rồi mắc đoạn mạch này vào hiệu điện thế 220V. 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 50% điện trở của đèn đó khi sáng bình thường.

Hướng dẫn giải

a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ₁ và Đ₂:

 \({R_1} = {{U_1^2} \over {{\wp _1}}} = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

 \({R_2} = {{U_2^2} \over {{\wp _2}}} = {{{{220}^2}} \over {75}} = 645,3\Omega \)

Điện trở toàn mạch song song:

\({1 \over R} = {1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}} = {1 \over {484}} + {1 \over {645,3}} \Rightarrow R = 276,6\Omega \)

Công suất của đoạn mạch :

\({\wp _b} = {{{U^2}} \over R} = {{{{220}^2}} \over {276,6}} = 175W\)

Cường độ dòng điện mạch chính:

\(I = {U \over R} = {{220} \over {276,6}} = 0,795{\rm{A}}\)

b) Điện trở tương đương của toàn mạch nối tiêp:

R = R₁ + R₂ = 484 + 645,3 = 1129,3Ω

Cường độ dòng điện qua mạch:

\(I = {U \over R} = {{220} \over {1129,3}} \approx 0,195{\rm{A}} \Rightarrow I = {I_1} = {I_2} = 0,195{\rm{A}}\)

Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ₁ và Đ₂:

U₁ = I.R₁ = 0,195.484 = 94,38V

U₂ = I.R₂ = 0,195.645,3 = 125,83V

Công suất của đoạn mạch:

\({\wp _1} = {{U_1^2} \over {{R_1}}} = {{94,{{38}^2}} \over {{{484} \over 2}}} = 36,8W\)

\({\wp _2} = {{U_2^2} \over {{R_2}}} = {{125,{{83}^2}} \over {645,3}} = 49W\)

\(\Rightarrow \wp  = 36,8 + 49 = 86,8W\)