Nêu sự biến đổi năng lượng trong dụng cụ tiêu thụ điện khi có dòng điện chạy qua
|
Đề bài Hãy kể tên các thiết bị/ dụng cụ tiêu thụ điện năng biến đổi thành nhiệt năng, quang năng, cơ năng để có thể sử dụng trực tiếp.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+ Điện năng là năng lượng được cung cấp bởi dòng điện. + Nhiệt năng là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật. + Hóa năng là dạng năng lượng do phản ứng hóa học sinh ra. + Cơ năng là năng lượng kết hợp chuyển động và vị trí của vật thể. Lời giải chi tiết + Thiết bị/ dụng cụ tiêu thụ điện năng biến đổi thành nhiệt năng là: bàn là, nồi cơm điện,.. + Thiết bị/ dụng cụ tiêu thụ điện năng biến đổi thành quang năng: các loại bóng đèn như đèn led, đèn huỳnh quang, bóng đèn sợi đốt,… + Thiết bị/ dụng cụ tiêu thụ điện năng biến đổi thành cơ năng: máy bơm, quạt điện, … Loigiaihay.com
Đề bài Do đâu ta có thể kết luận được dòng điện có năng lượng? Nêu ví dụ minh họa. Năng lượng của dòng điện còn được gọi tên là gì? Hãy kể ra một số dụng cụ điện và cho biết trong mỗi dụng cụ đó, điện năng được chuyển hóa thành các dạng năng lượng nào khác (nhiệt năng, cơ năng, quang năng,..)? Viết công thức tính hiệu suất sử dụng điện năng của một dụng cụ điện. Nêu tên gọi của các đại lượng trong công thức. Khi quạt điện hoạt động (hình minh họa H8,15), phần năng lượng nào được biến đổi từ điện năng là có ích, là vô ích? Nếu hiệu suất của quạt là 85%, tỉ lệ giữa năng lượng có ích và năng lượng hao phí là bao nhiêu?  Lời giải chi tiết - Dòng điện có khả năng thực hiện công và cung cấp nhiệt lượng để làm thay đổi nhiệt năng của các vật nên dòng điện có năng lượng. Ví dụ: Dòng điện chạy qua quạt làm quạt quay, vậy dòng điện đã thực hiện công và có năng lượng. - Năng lượng của dòng điện được gọi là điện năng. - Ví dụ: Bóng đèn chuyển hóa điện năng thành quang năng, bàn ủi chuyển hóa điện năng thành nhiệt năng, cái khoan chuyển hóa điện năng thành cơ năng. - Hiệu suất sử dụng điện năng: \(H = {{{A_i}} \over {{A_{tp}}}} = {{{A_i}} \over {{A_i} + {A_{hp}}}}\) Với Ai là năng lượng có ích. Ahp là năng lượng hao phí. Atp là năng lượng toàn phần được chuyển hóa từ điện năng. - Khi quạt hoạt động, phần điện năng biến đổi thành cơ năng là có ích, phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng là vô ích. Nếu H = 85% thì ta có: \(0,85 = {{{A_i}} \over {{A_i} + {A_{hp}}}} \to 0,85{A_{hp}} = 0,15{A_i} \to {{{A_i}} \over {{A_{hp}}}} = {{17} \over 3}\) Loigiaihay.com Bài tập Sách giáo khoa Bài C1 (trang 154 SGK Vật Lý 9): Ở các lớp dưới, ta đã làm quen với khái niệm năng lượng. Hãy chỉ ra trường hợp nào dưới đây có cơ năng (năng lượng cơ học). - Tảng đá nằm dưới mặt đất. - Tảng đá được nâng lên khỏi mặt đất - Chiếc thuyền chạy trên mặt nước. Lời giải: Tảng đá được nâng lên khỏi mặt dất (có khả năng thực hiện công cơ học). Bài C2 (trang 154 SGK Vật Lý 9): Những biểu hiện nào dưới đây là biểu hiện của nhiệt năng? - Làm cho vật nóng lên. - Truyền âm được. - Phản chiếu được ánh sáng. - Làm cho vật chuyển động. Lời giải: Làm cho vật nóng lên. Bài C3 (trang 154 SGK Vật Lý 9): Trên hình 59.1 SGK vẽ các thiết bị trong đó thực hiện sự biến đổi năng lượng từ dạng ban đầu sang dạng cuối cùng cần dùng cho con người. Hãy chỉ ra năng lượng đã chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào qua các bộ phận (1), (2) của mỗi thiết bị. Điền vào chỗ trống tên của dạng năng lượng xuất hiện ở bộ phận đó. Lời giải: Thiết bị A: (1) cơ năng thành điện năng, (2) điện năng thành nhiệt năng. Thiết bị B: (1) điện năng thành cơ năng, (2) động năng thành động năng. Thiết bị C: (1) hóa năng thành nhiệt năng, (2) nhiệt năng thành cơ năng. Thiết bị D: (1) hóa năng thành điện năng, (2) điện năng thành nhiệt năng. Thiết bị E: (2) quang năng thành nhiệt năng. Bài C4 (trang 155 SGK Vật Lý 9): Trong các trường hợp ở hình 59.1 SGK ta nhận biết được điện năng, hóa năng, quang năng khi chúng ta được chuyển hóa thành dạng năng lượng nào? Lời giải: Hóa năng thành cơ năng trong thiết bị C. Hóa năng thành nhiệt năng trong thiết bị D. Quang năng thành nhiệt năng trong thiết bị E. Điện năng thành cơ năng trong thiết bị B. Bài C5 (trang 156 SGK Vật Lý 9): Ngâm một dây điện trở vào một bình cách nhiệt đựng 2 lít nước. Cho dòng điện chạy qua dây này trong một thời gian, nhiệt độ nước trong bình tăng từ 20oC lên 80oC. Tính phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J.kg.K. Lời giải: Nhiệt lượng mà nước nhận được làm cho nước nóng lên tính theo công thức: Q = mc(t2o - t1o) = 2.4.200(80 - 20) = 504000J. Nhiệt lượng này do dòng điện tạo ra và truyền cho nước, vậy có thể nói rằng dòng điện có năng lượng, gọi là điện năng. Chính điện năng này đả chuyển thành nhiệt năng làm nước nóng lên. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho các hiện tượng nhiệt và điện, ta có thể nói phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước là 504000J. Bài tập Sách bài tập Bài 1 trang 121 sách bài tập Vật Lí 9: Ta nhận biết trực tiếp được một vật có nhiệt năng khi vật đó có khả năng nào? A. Làm tăng thể tích vật khác. B. Làm nóng một vật khác. C. Sinh ra lực đẩy làm vật khác chuyển động. D. Nổi được trên mặt nước. Lời giải: Chọn B. Ta nhận biết trực tiếp được một vật có nhiệt năng khi vật đó có khả năng làm nóng một vật khác. Bài 2 trang 121 sách bài tập Vật Lí 9: Trong các dụng cụ tiêu thụ điện năng, điện năng được biến đổi thành dạng năng lượng nào để có thể sử dụng trực tiếp? Cho ví dụ. Lời giải: Điện năng biến đổi thành nhiệt năng. Ví dụ bàn là, nồi cơm điện. Điện năng biến đổi thành quang năng. Ví dụ: đèn Led, đèn ống Điện năng biến đổi thành cơ năng. Ví dụ: máy bơm, quạt điện Bài 3 trang 121 sách bài tập Vật Lí 9: Trong chu trình biến đổi của nước biển (từ nước thành hơi, thành mưa trên nguồn, thành nước chảy trên suối, sông về biển) có kèm theo sự biến đổi của năng lương từ dạng nào sang dạng nào? Lời giải: Quang năng của ánh sáng mặt trời biến đổi thành nhiệt năng làm nước nóng bốc hơi thành mây bay lên cao có thế năng; giọt mưa từ đám mây rơi xuống thì thế năng chuyển thành động năng; nước từ trên núi cao chảy xuống suối, sông ra biển thì thế năng của nước biển thành động năng. Bài 4 trang 121 sách bài tập Vật Lí 9: Con người muốn hoạt động (đi lại, giữ ấm cơ thể...) cần phải có năng lượng. Năng lượng đó do đâu mà có và đã được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào ? Lời giải: Thức ăn vào cơ thể xảy ra các phản ứng hóa học, hóa năng biến thành nhiệt năng làm nóng cơ thể, hóa năng thành cơ năng làm các cơ bắp hoạt động. Bài 5 trang 121 sách bài tập Vật Lí 9: Nhìn bằng mắt thường ta thấy vật có cơ năng có biểu hiện gì? A. Đứng yên B. Chuyển động C. Phát sáng D. Đổi màu Lời giải: Chọn B. Nhìn bằng mắt thường ta thấy vật có cơ năng biểu hiện khi nó chuyển động.
Giới thiệu bài học Bài giảng Điện năng – Công của dòng điện sẽ giúp các em nắm được nội dung kiến thức: - Dấu hiệu chứng tỏ dòng điện mang năng lượng - Sự chuyển hóa của điện năng thành các dạng năng lượng khác nhau - Định nghĩa và công thức tính công của dòng điện Nội dung bài học I. Tóm tắt lý thuyết trong bài giảng 1. Khái niệm điện năng a. Một số dụng cụ điện + Máy khoan, máy bơm nước,...: Dòng điện \[ \to \] Công cơ học + Nồi cơm điện, mỏ hàn, bàn là,...: Dòng điện \[ \to \] Cung cấp nhiệt Kết luận: Dòng điện có năng lượng vì nó có khả năng thực hiện công cũng như có thể làm thay đổi nhiệt năng của các vật. Năng lượng của dòng điện được gọi là Điện năng b. Sự chuyển hóa điện năng Khi dụng cụ điện hoạt động đều biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác + Bóng đèn dây tóc: Điện năng \[ \to \] Năng lượng ánh sáng và Nhiệt năng + Nồi cơm điện, bàn là, bếp điện: Điện năng \[ \to \] Nhiệt năng và Năng lượng ánh sáng + Quạt điện, máy bơm: Điện năng \[ \to \] Cơ năng và Nhiệt năng Theo mục đích sử dụng của thiết bị thì năng lượng mà điện năng chuyển hóa có thể là năng lượng có ích (chữ đỏ) và có thể là năng lượng vô ích (chữ xanh). Như vậy: Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, trong đó có phần năng lượng có ích, có phần năng lượng vô ích. * Hiệu suất: Trong đó: Ai - năng lượng có ích chuyển hóa từ điện năng Atp - toàn bộ điện năng 2. Công của dòng điện. Công thức - Cách đo a. Công của dòng điện Công của dòng điện sản ra ở 1 đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác * Công thức tính Trong cơ học chúng ta đã được học công thức tính công suất: Đối với mạch điện thì công thức trên vẫn đúng Suy ra A = P.t mà P = U.I Vậy nên A = U.I.t Trong đó: A - Công của dòng điện (J) U - Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch (V) I - Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch (A) t - thời gian hoạt động của đoạn mạch (s) Theo đó ta có 1J = 1V.1A.1s Ngoài ra A còn sử dụng đơn vị kW.h 1kW.h = 1000W.3600s = 3 600 000 J b. Cách đo công Theo công thức A = U.I.t thì có thể đo công A qua xác định các thông số U, I, t U - đo bằng vôn kế I - đo bằng ampe kế t - đo bằng đồng hồ thời gian Thực tế công được đo bằng Công tơ điện (hay còn gọi là đồng hồ điện): + Hoạt động: khi đoạn mạch tiêu thụ điện năng thì đĩa tròn ở công tơ quay và làm chỉ số của công tơ tăng lên. Chỉ số của công tơ tăng lên chính là công của dòng điện. Chỉ số này thường có đơn vị kW.h + Công tơ trong thực tế có hai loại: Công tơ cơ và Công tơ điện tử. II. Ví dụ trong bài giảng Câu 1: Tính điện năng tiêu thụ của một số dụng cụ điện trong gia đình.
Lời giải: Áp dụng công thức A = P.t Ta có: \[{A_1} = \frac{{40}}{{1000}}.3 = 0,12\;kW.h\] \[{A_2} = \frac{{500}}{{1000}}.1 = 0,5\;kW.h\] \[{A_3} = \frac{{1000}}{{1000}}.\frac{{30}}{{60}} = 0,5\;kW.h\] Câu 2: Một bếp điên hoạt động liên tục 2h ở 220V. Số chỉ của công tơ tăng thêm 1,5 số. Tính I? Lời giải: Số chỉ của công tơ tăng thêm 1,5 số nên A = 1,5kW.h Từ A = U.I.t \[ \Rightarrow I = \frac{A}{{U.t}} = \frac{{1,5}}{{\frac{{220}}{{1000}}.2}} = 3,41A\] Câu 3: Dây tóc của bóng đèn khi thắp sáng là 484Ω. Tính công của dòng điện sản ra của bóng đèn trong 1h ở hiệu điện thế 220V Lời giải: Ta có A = P.t mà \[P = \frac{{{U^2}}}{R}\] Suy ra \[A = \frac{{{U^2}}}{R}.t\] Thay số \[A = \frac{{{{220}^2}}}{{484}}.(1.3600) = 360000\;J\] Câu 4: Một máy bơm sử dụng đúng hiệu điện thế định mức 220V trong 45 phút tiêu thụ điện năng 2025kJ. Tính điện trở R? Lời giải: Áp dụng công thức \[A = \frac{{{U^2}}}{R}.t\] Suy ra\[R = \frac{{{U^2}.t}}{A} = \frac{{{{220}^2}.45.60}}{{2025.1000}} = 64,53\Omega \] |
