Bài 13: Điện năng - Công của dòng điện

Lý thuyết

Mục lục

* * * * *

Câu C1 (SGK trang 37)

Quan sát hình 13.1 và cho biết:

+ Dòng điện thực hiện công cơ học trong hoạt động của các dụng cụ và thiết bị điện nào?

+ Dòng điện cung cấp nhiệt lượng trong hoạt động của các dụng cụ và thiết bị điện nào?

Hướng dẫn giải

+ Dòng điện thực hiện công cơ học trong hoạt động của các dụng cụ và thiết bị: Máy khoan, máy bơm nước.

+ Dòng điện cung cấp nhiệt lượng trong hoạt động của các dụng cụ và thiết bị: Nồi cơm điện, mỏ hàn. bàn là.

Câu C2 (SGK trang 37)

Các dụng cụ điện khi hoạt động đều biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác. Hãy chỉ ra các dạng năng lượng được biến đổi từ điện năng trong hoạt động của mỗi dụng cụ điện ở bảng 1.

Hướng dẫn giải

Bảng 1:

Dụng cụ điện	Điện năng biến đổi thành dạng năng lượng
Bóng đèn dây tóc	nhiệt năng(vô ích),quang năng(có ích)
Đèn LED	quang năng(có ích),nhiệt năng(vô ích)
Nồi cơm điện ,bàn là	nhiệt năng(có ích) và năng lượng ánh sáng(có ích)
Quạt điện,máy bơm nước	cơ năng(có ích),nhiệt năng(vô ích)

Câu C3 (SGK trang 38)

Hãy chỉ ra trong hoạt động của mỗi dụng cụ điện ở bảng 1, phần năng lượng nào được biến đổi từ điện năng là có ích, là vô ích.

Hướng dẫn giải

- Với bóng đèn dây tóc, đèn LED thì phần năng lượng có ích là năng lượng ánh sáng, phần năng lượng vô ích là nhiệt năng.

- Đối với nồi cơm điện và bàn là thì phần năng lượng có ích là nhiệt năng, phần năng lượng vô ích là năng lượng ánh sáng.

- Đối với quạt điện và máy bơm nước thì phần năng lượng có ích là cơ năng, phần năng lượng vô ích là nhiệt năng.

Câu C4 (SGK trang 38)

Từ kiến thức đã học ở lớp 8, hãy cho biết mối liên hệ giữa công A và công suất P.

Hướng dẫn giải

Công suất P đặc trưng cho tốc đọ thực hiện công và có trị số bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian P = $\frac{A}{t}$ , trong đó A là công thực hiện được trong thời gian t.

Xét đoạn mạch được đặt vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qua nó có cường độ I và công suất điện của đoạn mạch này là P. Hãy chứng tỏ rằng, công của dòng điện sản ra ở đoạn mạch này, hay điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ, được tính bằng công thức A = Pt = UIt.,

Trong đó: U đo bằng vôn (V),

I đo bằng ampe (A)

t đo bằng giây (s)

thì công A của dòng điện đo bằng jun (J). 1 J = 1W.1s = 1V.1A.1s.

Hướng dẫn giải

Từ P = $\frac{A}{t}$ ta suy ra A = Pt. Mặt khác P = UI, do đó A = UIt;

Trong đó U đo bằng vôn (V),

I đo bằng ampe (A)

t đo bằng giây (s)

và công A đo bằng jun (J)

Câu C6 (SGK trang 39)

Bảng 2 ghi lại số đếm của công tơ khi sử dụng một số dụng cụ điện.

Từ bảng này, hãy cho biết mỗi số đếm của công tơ (chỉ số của công tơ tăng thêm 1 đơn vị) ứng với lượng điện năng đã sử dụng là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Câu C6 (SGK trang 39)

Lượng điện năng ứng vs số đếm của công tơ là:

1:Bóng đèn: 3kWh=0,3*1000*3600=1080000(J)

2:Nồi cơm điện: 0,5kWh=0,5*1000*3600=1800000(J)

3:Bàn là: 0,5kWh=0,5*1000*3600=1800000(J)

Câu C7 (SGK trang 39)

Một bóng đèn có ghi 220V - 75W được thắp sáng liên tục với hiệu điện thế 220V trong 4 giờ. Tính lượng điện năng mà bóng đèn này sử dụng và số đếm của công tơ trong trường hợp này.

Hướng dẫn giải

Vì bóng đèn được sử dụng với hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức nên công suất đèn tiêu thụ cũng chính bằng công suất định mức. Lượng điện năng mà bóng đèn này sử dụng là: A = Pt = 75.4.3600 = 10800000 J.

Hoặc ta có thể tính theo đơn vị kW.h khi đó A = Pt = 0,075.4 = 0,3 kWh. Vậy số đếm của công tơ trong trường hợp này là 0,3 số.

Câu C8 (SGK trang 39)

Một bếp điện hoạt động liên tục trong 2 giờ ở hiệu điện thế 220V. Khi đó số chỉ của công tơ điện tăng thêm 1,5 số. Tính lượng điện năng mà bếp điện sử dụng, công suất cảu bếp điện và cường đọ dòng điện chạy qua bếp trong thời gian trên.

Hướng dẫn giải

+ Lượng điện năng mà bếp sử dụng là:

A = 1,5 kWh = 1,5 . 1000.3600 = 5400000 J

+ Công suất của bếp điện:

P = $\frac{A}{t}$ = $\frac{1,5}{2}$ = 0,75kW = 750W

+ Cường độ dòng điện chạy qua bếp trong thời gian này là:

Từ P = UI, suy ra I = $\frac{P}{U}$ = $\frac{750}{220}$ = 3,41 A.

Bài 1 (SGK trang 40)

Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cương độ là 341mA.

a) Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó.

b) Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng ma bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng cảu công tơ điện.

Hướng dẫn giải

a) Điện trở của bóng đèn được tính theo công thức

R = $\frac{U}{I}$ = $\frac{220}{341.10^{-3}}$ = 645 Ω

Công suất của bóng đèn khi đó là P = UI = 220. 0,341 = 75W.

b) Điện năng mà bonhs đèn tiêu thụ trong 30 ngày, mỗi ngày 4 giờ là:

A = Pt = 75.30.4.3600 = 32400000 J

Mỗi số đếm của công tơ điện là 1 kWh, nên muốn tìm số đếm tương ứng của công tơ điện ta phải tính điện năng theo đơn vị kWh.

Khi đó A = Pt = 75.30.4 = 9000Wh = 9kWh

Vậy số đếm tương ứng của công tơ điện là 9 số.

Bài 2 (SGK trang 40)

Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V - 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V như hình 14.1. Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.

a) Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.

b) Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.

c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.

Hướng dẫn giải

a) Khi đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường, có nghĩa là cường độ dòng điện qua bóng đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức, và đó cũng là chỉ số của ampe kế.

Ta có I_đm = $\frac{P_{dm}}{U_{dm}}$ = $\frac{4,5}{6}$ = 0,75 A.

b) Đèn sáng bình thường có nghĩa là hiệu điện thế trên hai đầu bóng đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức, do đó hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở được tính là U_bt = U – U_đ = 9 – 6 = 3 V.

Điện trở của biến trở khi ấy là R_bt = $\frac{U_{bt}}{I_{bt}}$ = $\frac{3}{0,75}$ = 4 Ω.

Công suất tiêu thụ của biến trở là P_bt = U_bt.I_bt= 3.0,75 = 2,25 W.

c) Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là

A_bt= P_btt = 2,25.10.60 = 1350 J.

Công của dòng diện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là

A_đm= P_mt = U_mI_mt = 9.0,75.10.60 = 4050 J.

Bài 3 (SGK trang 41)

Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W và một bàn là có ghi 220V - 1000W cùng được mắc vào ổ lấy điện 220V ở gia đình để cả hai cùng hoạt động bình thường.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này.

b) Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilo-oat giờ.

Hướng dẫn giải

a) Để đèn và bàn là cùng hoạt động bình thường khi mắc vào hiệu điện thế 220V thì chúng phải được mắc song song với nhau. Sơ đồ mạch điện như hình 14.2.

Điện trở của bóng đènlà R_đ = $\frac{U_{d}^{2}}{P_{d}}$ = $\frac{220^{2}}{100}$ = 484 Ω.