Năng lượng của dòng điện và công suất điện
Năng lượng điện, công suất điện & công suất định mức
Khi dòng điện chạy qua các thiết bị, ta thấy: bàn là nóng lên, đèn phát sáng, quạt quay… Điều đó chứng tỏ dòng điện có năng lượng.
Điện năng có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác.
(tác dụng nhiệt của dòng điện)
(tác dụng phát sáng)
(tác dụng cơ học)
▸ Công thức tính năng lượng điện
Năng lượng điện tiêu thụ trên một đoạn mạch được xác định bằng tích của hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch, cường độ dòng điện qua đoạn mạch và thời gian dòng điện chạy qua:
• $W$: năng lượng điện (J – Jun)
• $U$: hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch (V – Vôn)
• $I$: cường độ dòng điện (A – Ampe)
• $t$: thời gian dòng điện chạy qua (s – giây)
Kết hợp với định luật Ohm ($U = IR$ hay $I = U/R$), ta có thêm hai dạng công thức biến đổi:
▸ Đơn vị khác của năng lượng điện
• 1 kJ (kilôjun) $= 1\,000$ J
• Khi tính $W$ bằng jun (J) → thời gian phải đổi ra giây (s).
• Khi tính $W$ bằng kWh → công suất đổi ra kW, thời gian đổi ra giờ (h).
• Đổi: $t = 3$ h $= 3 \times 3\,600 = 10\,800$ s.
• $W = UIt = 220 \times 0{,}3 \times 10\,800 = 712\,800$ J $\approx 712{,}8$ kJ.
• Hoặc: $W = 0{,}066$ kW $\times 3$ h $= 0{,}198$ kWh.
Công suất cho biết "tốc độ" tiêu thụ năng lượng — thiết bị có công suất càng lớn thì trong cùng thời gian sẽ tiêu thụ càng nhiều điện năng.
• $\mathscr{P}$: công suất điện (W – Oát)
• $U$: hiệu điện thế (V)
• $I$: cường độ dòng điện (A)
Kết hợp với định luật Ohm ($U = IR$), ta có 3 công thức tương đương để tính công suất điện:
▸ Mối liên hệ giữa năng lượng và công suất
• Nếu $\mathscr{P}$ tính bằng W, $t$ tính bằng s → $W$ ra J.
• Nếu $\mathscr{P}$ tính bằng kW, $t$ tính bằng h → $W$ ra kWh.
▸ Bội số của oát
• 1 MW (mêgaoát) $= 1\,000\,000$ W $= 1\,000$ kW
• $\mathscr{P} = U \cdot I = 220 \times 0{,}3 = 66$ W.
Trên các thiết bị tiêu thụ điện (bóng đèn, bàn là, bếp điện, quạt…) thường ghi hai giá trị: hiệu điện thế định mức và công suất định mức.
▸ Ý nghĩa các chỉ số
| Thiết bị | Số ghi | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Bóng đèn pin | 2,5 V – 2,5 W | Mắc vào HĐT 2,5 V → công suất tiêu thụ 2,5 W |
| Bóng đèn sợi đốt | 220 V – 60 W | Mắc vào HĐT 220 V → công suất tiêu thụ 60 W |
| Bàn là điện | 220 V – 1 000 W | Mắc vào HĐT 220 V → công suất tiêu thụ 1 000 W |
| Bếp điện | 220 V – 1 200 W | Mắc vào HĐT 220 V → công suất tiêu thụ 1 200 W |
▸ Tính các đại lượng từ định mức
• Cường độ dòng điện: $I_{đm} = \dfrac{60}{220} \approx 0{,}273$ A.
• Điện trở: $R = \dfrac{220^2}{60} = \dfrac{48\,400}{60} \approx 806{,}7 \, \Omega$.
• HĐT thực $<$ HĐT định mức → đèn sáng yếu hơn (công suất nhỏ hơn).
• HĐT thực $>$ HĐT định mức → đèn sáng quá mức và có thể cháy.
Đơn vị đo trên công tơ điện là kWh (kilôoát giờ). Mỗi "số điện" trên công tơ ứng với 1 kWh.
▸ Cách tính tiền điện
• Đổi: $\mathscr{P} = 50$ W $= 0{,}05$ kW.
• Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày: $0{,}05 \times 4 = 0{,}2$ kWh.
• Trong 30 ngày: $0{,}2 \times 30 = 6$ kWh.
• Tiền điện: $6 \times 2\,500 = 15\,000$ đồng.
▸ Sai lầm thường gặp
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm phương pháp giải chi tiết các dạng bài tập (tính năng lượng – công suất, công suất định mức, bài toán hiệu suất bếp đun nước, tính tiền điện), nhiều ví dụ kèm lời giải và sơ đồ tư duy, các em hãy đọc bài viết bên dưới:
Trọn bộ lý thuyết, công thức biến đổi, phương pháp giải các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao và bài toán thực tế tính tiền điện.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK!
Cùng luyện bài Năng lượng & Công suất điện!
22 câu: 16 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu