Công và hiệu suất của nguồn điện là kỹ năng và kiến thức vật lý rất quan trọng mà bất kể em học viên nào cũng cần phải biết. Công và hiệu suất được học từ lớp 9 và sẽ vận dụng khi học THPT. Trong bài viết dưới đây Góc hạnh Phúc sẽ trình làng về định nghĩa, công thức tính hiệu suất của nguồn điện, công thức tính công của nguồn điện và cho một số ít bài tập vận dụng .
>>Xem thêm:
Định nghĩa về hiệu suất của nguồn điện
Công suất của nguồn điện đặc trưng cho vận tốc thực thi công của nguồn điện đó. Và hiệu suất của nguồn điện được xác lập bằng công của nguồn điện thực thi trong một đơn vị chức năng thời hạn
Công thức tính công của nguồn điện
Công thức tính công của nguồn điện = suất điện động của nguồn x cường độ dòng điện chạy qua nguồn x thời gian dòng điện chạy qua nguồn
A = E x q = E.I.t
Trong đó : A là công của nguồn điện q là điện lượng chuyển qua nguồn I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn t là thời hạn dòng điện chạy qua nguồn
Công thức tính hiệu suất của nguồn điện
Công thức tính hiệu suất của nguồn điện bằng hiệu suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch
P = A/t = E.I
TRong đó : P. là hiệu suất của nguồn điện
A la công của nguồn điện
E là suất điện động của nguồn điện
Xem thêm: Độ phì nhiêu của đất là gì Công nghệ 7
T là thời hạn dòng điện chạy qua nguồn điện I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện
Bài tập tính công, hiệu suất của nguồn điện có giải thuật cụ thể
Bài tập 1: Một nguồn điện có suất điện động 15V, khi mắc nguồn điện này với một bóng đèn để thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,9A. Tính công của nguồn điện đó sản ra trong thời gian 20 phút? Và Tính công suất của nguồn điện khi đó?
Lời giải
Áp dụng công thức ta có : Công của nguồn điện là : A = 15 x 0,9 x 20 x 60 = 16200 [ J ] = 16,2 [ KJ ]
Công suất của nguồn điện khi đó là : P = 15 x 0,9 = 13,5 [ W ]
Bài tập 2: Tính công suất điện khi dòng điện cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong 2 tiếng, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 7V
Lời giải
Xem thêm: Trắc nghiệm Sinh học 10 Bài 1 có đáp án năm 2021 mới nhất
Theo đề bài ta có : I = 1A, U = 7V, t = 2 h = 7200S Công suất điện của đoạn mạch là : P = U.I = 7 x 2 = 14V
Hy vọng với những thông tin của bài viết trên sẽ giúp những em học viên thuận tiện giải những bài toán vật lý về công, hiệu suất của nguồn điện. Nếu như còn điều gì vướng mắc hoặc có gì góp ý thì những em để lại comment bên dưới bài viết chúng tôi sẽ tương hỗ trong thời hạn sớm nhất .
Kiến thức vật lý trung học cơ sở và trung học phổ thông đã trang bị cho chúng ta những kiến thức cơ bản về dòng điện. Trong đó bao gồm cả những kiến thức về công suất nguồn điện.
Bài viết ngày hôm nay sẽ cùng các bạn tìm hiểu lại về định nghĩa cũng như công thức để xác định công suất của nguồn điện nhé.
1. Công thức tính công của nguồn điện là?
Công suất của nguồn điện chính là lượng điện năng được tiêu thụ trong một đơn vị thời gian nhất định.
P = A/t
Trong đó:
P là công suất nguồn điện cần tìm
A là công của nguồn điện được xác định bằng Jun
t là thời gian xác định [thường dùng là giây].
Công suất của nguồn điện là kiến thức quan trọng trong vật lý
2. Công thức tính công của nguồn điện là?
Công thức tính công của nguồn điện tỷ lệ với công của nguồn điện. Do vậy chúng ta cần tìm hiểu xem công của nguồn điện là gì?
| Công của nguồn điện là công của các lực lạ bên trong nguồn điện và công của dòng điện chạy trong toàn mạch |
A= E.i.t = q.E
E [V]: suất điện động của nguồn điện
i [A]: cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện
t [s]: thời gian dòng điện chạy qua nguồn điện
q [C]: điện lượng chuyển qua nguồn điện
3. Công thức tính công suất của nguồn điện là?
P = A/t = U.I
Công suất nguồn điện chính là lượng điện năng được tiêu thụ trong một đơn vị thời gian nhất định. Được xác định bằng cách đem chia công của nguồn điện cho đơn vị thời gian.
Hoặc cũng có thể xác định bằng việc lấy tích giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch điện.
4. Đại lượng xác định công suất của nguồn điện.
Với A = 1J, t = 1[s] ta có P = A/t = 1w [watt]
Watt là công suất của một thiết bị thực hiện công bằng 1J trong thời gian 1s.
Như vậy đơn vị của công suất là: Watt [W]
Suy ra 1W.h = 3600J; 1Kwh = 3600kJ
Ngoài ra ở một số quốc gia cũng dùng đơn vị mã lực để biểu thị công suất nguôn điện:
1CV [Pháp] = 736W; 1HP [Anh] = 746W.
5. Bài tập xác định công suất của nguồn điện
Bài 1:
Một nguồn điện có r = 0,05Ω. Khi dòng điện là 2A, nó cung cấp cho mạch ngoài một công suất bằng 8W. Hỏi khi dòng điện là 3A, nó cung cấp cho mạch ngoài công suất bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có hiệu điện thế mạch ngoài: U = E – rI.
Mà công suất cung cấp cho mạch ngoài là: P = UI = [E – rI]I.
+ Với I = 2A ⇒ P = [E – 0,05.2].2 = 8 ⇒ E = 4.1 V.
+ Với I’ = 3A ⇒ P’ = [4.1 – 0,05.3].3 = 11,85 W.
Đáp án: Khi dòng điện của nguồn là 3A, nó cung cấp cho mạch ngoài công suất là P’ = 11,85W.
Bài 2:
Nguồn E = 10V, r = 3Ω cung cấp cho điện trở mạch ngoài công suất P = 7W. Hãy xác định R.
Hướng dẫn
Từ công thức P = U.I = [E-rI]I ta suy ra được P = E.I - r.I^2.
Thay số vào ta được: 7 = 10.I - 3.I^2. Suy ra I = 1 hoặc I = 7/3.
Ta lại có P = U.I tương đương với P = I^2. R
Với I = 1, ta được : 7 = 1.R => R = 7 [Ω ]
Với I = 7/3, ta được: 7 = 49/9.R => R = 9/7 [Ω ]
Đáp án: với công suất P = 7W, giá trị R có thể là 7Ω hoặc 9/7Ω.
Hy vọng với những kiến thức từ bài viết trên sẽ giúp các bạn dễ dàng giải những bài toán vật lý về công, công suất của nguồn điện. Đồng thời có thể xác định được các đại lượng có liên quan. Nếu như còn điều gì thắc mắc hoặc góp ý mong các bạn để lại bình luận bên dưới bài viết. Chúng tôi sẽ giải đáp trong thời gian sớm nhất!
08:10:3110/10/2019
Trong bài này chúng ta cùng tìm hiểu về quá trình thực hiện công khi có dòng điện chạy qua, về mối liên hệ giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín, công thức, cách tính công suất tỏa nhiệt theo định luật Jun-Len-xơ và vận dụng giải bài tập.
I. Điện năng tiêu thụ và công suất điện
1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch
A = Uq = UIt
- Trong đó:
A: Công của lực điện [J]
U: Hiệu điện thế đoạn mạch [V]
I: Cường độ dòng điện của mạch [A]
t: Thời gian [s]
q: Lượng điện tích di chuyển qua mạch trong thời gian t [C].
2. Công suất điện
- Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.
- Công suất điện bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
II. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
1. Định luật Jun-Len-xơ
- Phát biểu định luạt Jun-Len-xơ: Nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.
- Công thức của định luật Jun-Len-xơ: Q = RI2t
- Trong đó:
Q: Nhiệt lượng [J]
R: Điện trở [Ω]
I: Cường độ dòng điện [A]
t: Thời gian dòng điện chạy qua [s]
2. Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
- Công suất toả nhiệt 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 toả ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.
- Trong đó:
P: Công suất [W]
Q: Nhiệt lượng [J]
R: Điện trở [Ω]
I: Cường độ dòng điện [A]
t: Thời gian dòng điện chạy qua [s]
III. Công và công suất của nguồn điện
1. Công của nguồn điện
- Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện, tức là bằng công của nguồn điện.
Ang = E.q = E.It
- Trong đó:
E: Suất điện động của nguồn [V]
q: Điện lượng chuyển qua nguồn [C]
I: Cường độ dòng chạy qua nguồn [A]
t: Thời gian dòng điện chạy qua nguồn [s]
2. Công suất của nguồn điện
- Công suất Png của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.
- Công suất của nguồn đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian.
IV. Bài tập vận dụng tính Điện năng tiêu thụ, Công và Công suất của nguồn điện, Định luật Jen-Len-xơ.
* Bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 11: 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 công suất điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.
° Lời giải bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 11:
- 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 :
- Công thức tính công suất điện của đoạn mạch:
* Bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 11: 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.
° Lời giải bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 11:
a] Bóng đèn dây tóc
b] Bàn là [bản ủi], bếp điện
c] Quạt điện
d] Ắc quy [bình điện]
* Bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công suất tỏa nhiệt của mỗi đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?
° Lời giải bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 11:
- 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: P = R.I2
* Bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 11: 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.
° Lời giải bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 11:
- Điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín băng công của lực lạ bên trong nguồn điện.
- Công của nguồn điện: Ang = E.I.t [trong đó E là suất điện động của nguồn điện]
- Công suất của nguồn điện:
* Bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 11: Chọn câu đúng: Điện năng tiêu thụ được đo bằng
A. Vôn kế
B. Công tơ điện
C. Ampe kế
D. Tĩnh điện kế
° Lời giải bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 11:
¤ Chọn đáp án: B. Công tơ điện
- Điện năng tiêu thụ được đo bằng công tơ điện
* Bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?
A. Jun [J]
B. Oát [W]
C. Niutơn [N]
D. Culông [C]
° Lời giải bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 11:
¤ Chọn đáp án: B. Oát [W].
* Bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 11: Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6V.
° Lời giải bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 11:
- Theo bài ra, ta có: I = 1[A]; U = 6[V]; t = 1[h] = 3600[s].
- Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch: A=U.It = 6.1.3600=21600[J]
- Công suất điện của đoạn mạch:
* Bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11: Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220V-1000W.
a] Cho biết ý nghĩa các số ghi trên đó.
b] Sử ấm điện với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25oC. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm nước là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/[kg.K].
° Lời giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11:
a] Ý nghĩa của các số ghi trên ấm điện:220V - 1000W
- Chỉ số 220V là hiệu điện thế định mức đặt vào hai đầu ấm điện để ấm hoạt động bình thường.
- Chỉ số 1000W là công suất tiêu thụ định mức của ấm điện khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế 220V.
b] Nhiệt lượng cần thiết để làm sôi 2 lít từ nhiệt độ 250C nước là: Q = mc.Δt
- Theo bài ra, ta có:
Khối lượng của 2 lít nước: m = 2kg.
Nhiệt dung riêng của nước: c = 4190 J/[kg.K]
Độ tăng nhiệt độ [ở bài này là nước]: Δt = 100 - 25.
⇒ Nhiệt lượng cần cung cấp là:
Q = mc.Δt = 2.4190.[100 - 25] = 628500[J].
- Theo bài ra, hiệu suất ấm là 90% nên lượng điện năng thực tế mà ấm tiêu thụ là:
- Ta lại có:
* Bài 9 trang 49 SGK Vật Lý 11: Một nguồn điện có suất điện động 12V. Khi mắc nguồn điện này thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,8A. Tính công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính công suất của nguồn điện khi đó.
° Lời giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11:
- Theo bài ra, ta có: E = 12V, I = 0,8A, t = 15 phút = 15.60 = 900 [s].
- Công của nguồn điện sinh ra trong 15 phút: Ang = E.I.t = 12.0,8.900 = 8640[J].
- Công suất của nguồn điện khi này: Png = E.I = 12.0,8 = 9,6[W]
- Kết luận: Ang = 8640[J]; Png = 9,6[W].
Hy vọng với bài viết về về quá trình thực hiện công khi có dòng điện chạy qua, về mối liên hệ giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín, công thức, cách tính công suất tỏa nhiệt theo định luật Jun-Len-xơ và vận dụng giải bài tập ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt..
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục SGK Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục SGK Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập