Điện năng tiêu thụ
Công thức tính điện năng tiêu thụ là một trong những công thức quan trọng trong chương trình Vật lí 11 và được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày.
Trong bài viết dưới đây Download.vn sẽ giới thiệu đến các bạn toàn bộ kiến thức về điện năng tiêu thụ là gì, cách tính điện năng tiêu thụ của đoạn mạch, công thức tính điện năng tiêu thụ của thiết bị và một số dạng bài tập có đáp án kèm theo. Qua đó giúp bạn lớp 11 có thể tiết kiệm điện năng tiêu thụ mỗi tháng, hoặc chọn mua các thiết bị điện phù hợp cho gia đình. Nội dung chi tiết, mời bạn đọc cùng theo dõi tại đây.
Điện năng là năng lượng của dòng điện, hay là năng lượng để các thiết bị có thể hoạt động được. Vậy điện năng tiêu thụ là năng lượng điện mà chúng ta sử dụng để các thiết bị có thể hoạt động được.
Điện năng tiêu thụ được đo bằng đơn vị kWh.
2. Công thức tính điện năng tiêu thụ của đoạn mạch:
Khái niệm điện năng tiêu thụ: Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch chính là năng lượng điện được chuyển hóa thành công để có thể dịch chuyển các điện tích ở trong mạch.
Công thức tính điện năng tiêu thụ đoạn mạch:
A=U|q|=U.I.t
Trong đó ta có:
U: là điện áp [hay hiệu điện thế] giữa 2 đầu của đoạn mạch [V]
I: là cường độ dòng điện không đổi ở trong đoạn mạch [A]
q: là lượng điện tích [hay điện lượng] dịch chuyển trong đoạn mạch [C]
t: là thời gian mà điện lượng dịch chuyển trong đoạn mạch [s]
A: là Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch [J]
3. Công thức tính điện năng tiêu thụ của thiết bị
Công thức tính 1 cách gần đúng của điện năng mà các thiết bị điện tiêu thụ
A = P.t
Trong đó ta có:
A: điện năng của thiết bị tiêu thụ [số điện]
P: công suất định mức được ghi trên thiết bị điện [W]
t: thời gian thiết bị dùng điện [s]
1 số điện = 1KWh = 1000[W]. 3600[s] = 3600000[J]
Ví dụ: Tủ lạnh có công suất là 120W [0,12KW], trong một ngày [tủ lạnh hoạt động trong 24h] lượng điện tiêu thụ là khoảng 2,88 KWh [0,12KW x 24h].
Hoặc máy lạnh có công suất tối đa là 1.200W thì lượng điện tiêu hao khoảng 1,2 KWh sau 1 giờ sử dụng.
Trên thực tế, lượng điện tiêu thụ có thể sẽ ít hơn vì trên thực tế, không phải lúc nào các thiết bị điện cũng chạy với công suất tối đa. Đặc biệt là với các thiết bị điện được trang bị máy nén Inverter có khả năng tiết kiệm điện thì lượng điện tiêu thụ sẽ thấp hơn.
Bên cạnh đó, nếu như trên nhãn năng lượng của sản phẩm có đề cập tới điện năng tiêu thụ, ta cũng thể dựa vào đó để tính toán một cách tương đối lượng điện mà thiết bị tiêu tốn trong một ngày. Bạn chỉ cần lấy số điện năng tiêu thụ trong 1 năm chia cho 365 ngày là ra lượng điện thiết bị tiêu thụ trong 1 ngày.
Ví dụ: Trên tem năng lượng có thông số Điện năng tiêu thụ: 485kWh/năm, vậy trong một ngày thiết bị sẽ tiêu thụ lượng điện khoảng: ~485kWh/365 ngày = 1,32 kWh./.
4. Làm thế nào để biết được công suất của một thiết bị điện?
Hiện nay hầu hết công suất [W] đều được ghi ngay trên bao bì, nhãn mác của các thiết bị điện. Bạn có thể nhìn thấy công suất này ngay trên thiết bị hoặc trong hướng dẫn sử dụng đi kèm.
Nếu bạn không thể tìm thấy bạn có thể tìm sản phẩm trên website chính hoặc trên internet.
Các bạn có thể tham khảo thông số về công suất tiêu thụ của sản phẩm dân dụng dưới đây:
| Máy giặt | 350-500 W |
| Quạt trần | 65-175W |
| Máy sấy tóc | 1000-1875W |
| Laptop | 50W |
| Lò vi sóng | 750-1100W |
5. Bài tập tính điện năng tiêu thụ
Bài tập 1: 1 bóng đèn có công suất điện là 100W. Hãy tính điện năng mà bóng đèn này tiêu thụ trong 8h.
Giải:
Ta có công thức
A = P.t = 100. 8. 3600 = 2,88.106 [J]
Bài tập 2: Tính mức điện năng tiêu thụ, và nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R = 100Ω trong thời gian là 1h, cho biết hiệu điện thế ở giữa 2 đầu của đoạn mạch là 100V.
Giải:
Theo định luật ôm cho đoạn mạch thì ta có: I = U / R = 100 / 100 = 1A
Vậy điện năng tiêu thụ của toàn đoạn mạch là:
A = U.I.t = 100.1.3600 = 36.104 [J]
Nhiệt lượng được tỏa ra trên điện trở R là :
Q=I2.R.t = 12.100.3600 = 36.104 [J]
Bài tập 3: Cho q bóng đèn dây tóc trên bóng đèn ghi 220V – 100W và 1 bàn là trên có ghi 220V – 1000W cùng mắc vào ổ điện 220V ở gia đình , cả 2 cùng hoạt động bình thường.
a] Hãy vẽ sơ đồ mạch điện trong đó bàn là kí hiệu như 1 điện trở và được tính như điện trở tương đương của đoạn mạch.
b] Tính điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun, đơn vị kilooat giờ.
Giải:
a] Để đèn cùng bàn là hoạt động bình thường khi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V thì cả hai phải được mắc song song. Ta có sơ đồ mạch điện
Điện trở tương đương của đoạn mạch khi đèn với bàn là mắc song song nhau là:
Điện trở bóng đèn: Rđ = U2đ / Pđ = 2202 / 100 = 484 Ω
Điện trở bàn là: Rb = U2b / Pb = 2202 / 1000 = 48,4 Ω
Điện trở của toàn bộ đoạn mạch là:
Rt = Rđ.Rb / [Rđ + Rb] = 484.48,4 / [484 + 48,4] = 44 Ω
b] Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ tính theo đơn vị jun là
A = U.I.t = U2 .t / Rt. = 2202 . 1. 3600/ 44 = 3960000 J
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ tính theo đơn vị kilooat giờ là:
A = U.I.t = U2 .t / Rt. = 2202 .1/ 44 = 1100 Wh = 1,1 kWh
Bài tập 4: Trên nhãn của 1 ấm điện có ghi là 220V – 1000 W. Sử dụng ấm điện này với hiệu điện thế 220V để ta đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ là 250C. Tính thời gian đun nước của ấm điện, biết hiệu suất của ấm là 90%, và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J [Kg.k]
Giải:
Ta có nhiệt lượng cần để cung cấp cho ấm đun sôi 2 lít nước là Q = c.m.[t2 – t1]
Điện năng tiêu thụ của ấm điện là A= Q / 90% = Pt
Từ công thức trên ta suy ra thời gian đun nước là:
T = 10.Q / 9.P = 100.c.m.[t2 – t1]/ 9.P ≈ 698 s= 11 phút 38 giây.
Bài tập 5: Tính điện năng tiêu thụ, và công suất của dòng điện khi dòng điện có cường độ là 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ. Cho biết hiệu điện thế giữa 2 đầu dây dẫn là 6V.
Giải:
Ta có điện năng tiêu thụ của đoạn mạch : A = U.I.t = 6.1.3600 = 21600 J
Công suất dòng điện của đoạn mạch :
P = U.I = 6.1 = 6 V
Cập nhật: 25/11/2021
- Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!
Với loạt bài Công thức tính hiệu suất của nguồn điện Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 11.
Bài viết Công thức tính hiệu suất của nguồn điện hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức - Đơn vị đo, Mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính hiệu suất của nguồn điện Vật Lí 11.
9. Công thức tính hiệu suất của nguồn điện
1. Định nghĩa
Mạch điện một chiều đầy đủ gồm có nguồn điện, dây dẫn và các thiết bị tiêu thụ điện như điện trở hay bóng đèn. Phần đoạn mạch điện không chứa nguồn được gọi là mạch ngoài, phần đoạn mạch điện chỉ chứa nguồn gọi là mạch trong.
Ví dụ:
Nguồn điện bao giờ cũng có điện trở trong, vì vậy, khi có dòng điện chạy trong mạch thì điện năng do nguồn điện cung cấp sẽ được tiêu thụ ở cả mạch ngoài và ở mạch trong. Công của nguồn điện bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong. Trong đó, phần điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài là điện năng tiêu thụ có ích, phần điện năng tiêu thụ ở mạch trong là điện năng hao phí.
Hiệu suất của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho mức độ sử dụng hữu ích điện năng do nguồn điện cung cấp, được tính bằng tỉ số điện năng tiêu thụ có ích và công của nguồn điện, tính theo đơn vị phần trăm.
2. Công thức – Đơn vị đo
Công thức tính hiệu suất
Trong đó:
+ H là hiệu suất của nguồn điện, có đơn vị %
+ Aich là điện năng tiêu thụ có ích, là điện năng tiêu thụ trên mạch ngoài, có đơn vị Jun [J];
+ Ang là công của nguồn điện, có đơn vị Jun [J];
+ U là hiệu điện thế trên hai đầu mạch ngoài, có đơn vị vôn [V];
+ ξ là suất điện động của nguồn điện, có đơn vị vôn [V];
+ I là cường độ dòng điện trong toàn mạch, có đơn vị ampe [A];
+ t là thời gian dòng điện chạy trong mạch, có đơn vị giây [s].
3. Mở rộng
Sử dụng công thức tính công suất tiêu thụ điện P và công suất của nguồn, ta có thể tính được hiệu suất của nguồn như sau:
Trong trường hợp mạch ngoài chỉ gồm điện trở RN thì hiệu suất của nguồn còn được tính bằng công thức:
Khi biết hiệu suất của nguồn ta có thể suy ra điện năng tiêu thụ có ích hoặc công của nguồn điện.
4. Bài tập minh họa
Bài 1: Mắc một điện trở 14Ω vào hai cực của một nguồn điện co điện trở trong là 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V.
a] Tính cường độ dòng điện trong mạch và suất điện động của nguồn.
b] Tính hiệu suất của nguồn điện.
Bài giải:
a] Áp dụng định luật Ôm cho mạch ngoài, cường độ dòng điện là:
Suất điện động của nguồn điện là: ξ = I. [R + r] = 0,6. [14 + 1] = 9 [V]
b] Hiệu suất của nguồn điện là:
Bài 2: Một acquy có suất điện động 2V, điện trở trong r = 1 Ω, và cứ mỗi giây nó chuyển một điện lượng 2,4 C từ cực âm sang cực dương của nguồn.
a] Tính điện năng mà acquy cung cấp trong một giờ.
b] Nối hai cực acquy với một điện trở R = 9 Ω thì công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là bao nhiêu? Tính hiệu suất của acquy.
Bài giải:
a] Điện năng của acquy cung cấp trong một giờ là: Ang = q.ξ = 2,4 . 2 = 4,8 J
b] Khi nối hai cực acquy với điện trở 9 Ω thì cường độ dòng điện trong mạch là
Công suất tiêu thụ của mạch ngoài là P = R.I2 = 9.0,22 = 0,36 [W]
Công suất của nguồn là Png = I.ξ = 0,2.2 = 0,4 [W]
Hiệu suất của nguồn là
Bài 3: Một nguồn điện có suất điện động 12 V và điện trở trong 2W. Nối điện trở R vào hai cực của nguồn điện thành mạch kín thì công suất tiêu thụ trên điện trở R bằng 16 W. Tính giá trị của điện trở R và hiệu suất của nguồn.
Bài giải:
Công suất tiêu thụ trên điện trở R là:
=> R2 - 5R + 4 = 0
=> R = R1 = 4 W hoặc R = R2 = 1Ω
Khi R = R1 = 4 Ω thì H =
Khi R = R2 = 1 W thì H =
Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack