Bài 11. Năng lượng điện. Công suất điện
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 11. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN. CÔNG SUẤT ĐIỆN
Mở đầu
Câu hỏi
Trên nhãn của một chiếc bàn có ghi các thông số 220 V, 15 W. Những con số này có ý nghĩa gì?
- 220 V là hiệu điện thế định mức của chiếc đèn bàn. - 15 W là công suất định mức của chiếc đèn bàn. Nếu cung cấp cho đèn bàn một hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức của nó thì chiếc đèn bàn sẽ hoạt động bình thường và với công suất bằng công suất định mức.
Trả lời:
1. Năng lượng điện
1.1.Năng lượng tiêu thụ điện của một đoạn mạch
Năng lượng tiêu thụ điện của một đoạn mạch bằng tích của điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và với thời gian dòng điện chạy qua.
Công thức:
A = U.l.t
- Đơn vị: jun (J)
1.2.Sự biến đổi năng lượng trong một nguồn đang phát điện
Một phần năng lượng của nguồn phát ra dòng điện cung cấp cho mạch ngoài, phần còn lại chuyển thành nhiệt lượng tỏa ra bên trong nguồn
1.3.Ứng dụng
Điện năng được ứng dụng rộng khắp ở các lĩnh vực như động lực, chiếu sáng, hoá học, dệt may, thông tin, phát thanh,... là động lực chủ yếu để cho khoa học - công nghệ phát triển và kinh tế nhân dân nhảy vọt. Điện năng đóng vai trò trọng đại trong đời sống của chúng ta
1.4.Câu hỏi thảo luận 1
Nêu một số ví dụ khác chứng tỏ dòng điện có năng lượng.
Ví dụ chứng tỏ dòng điện có năng lượng: - Khi bóng đèn sáng, năng lượng điện đã chuyển hóa thành quang năng. - Khi hoạt động, bàn là chuyển hóa năng lượng điện chủ yếu thành nhiệt năn
Ảnh
Ảnh
1.5.Luyện tâp
Cho đoạn mạch điện như hình bên dưới. Biết R1=40Ω. Số chỉ của vôn kế và ampe kế lần lượt là 12 V và 0,4 A
a. Tính điện trở R2. b. Tính năng lượng điện mà đoạn mạch điện tiêu thụ trong thời gian 15 phút.
Ảnh
a. Vì mạch R1 nối tiếp R2 nên IA = I1 = I2 = 0,4 A
Điện trở R2 là R2 = LATEX((U2)/(I2)) = LATEX(12/(0,4)) =0,4 A
b. Năng lượng điện mà đoạn mạch điện tiêu thụ trong thời gian 15 phút = 900 s là
W = U.I.t = LATEX(I^2).Rtđ.t = LATEX(I^2).(R1 + R2).t = LATEX(0,4^2).(40 + 30).900 =10 080 J = 2,8.LATEX(10^-3) kW.h
2. Công suất điện
2.1. Công suất tiêu thụ điện của một đoạn mạch
Công suất tiêu thụ điện của một đoạn mạch là năng lượng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian
Công thức:
P = LATEX(A/t) = UI
2.2.Năng lượng và công suất
- Năng lượng toàn phần do nguồn điện sinh ra trên toàn mạch
Công thức:
A0 = E.l.t
- Công suất của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sản sinh năng lượng của nguồn điện
Công thức:
P0 = LATEX((A0)/t) = E.I
- Hiệu suất của nguồn điện
Công thức:
H = LATEX(P/(P0)) = LATEX(U/E)
2.3.Ý nghĩa
Mục đích chính của đại lượng này nhằm đánh giá việc tiêu thụ điện của người dùng. Đặc biệt, áp dụng với các khu vực sử dụng nhiều máy móc, thiết bị tiêu thụ điện năng.
Ý nghĩa của hệ số công suất điện :
Ý nghĩa của giá trị công suất trên các thiết bị điện :
Chúng phản ánh mức độ tiêu thụ điện của các thiết bị điện. Nhờ vậy khi chọn mua bạn có thể căn cứ, so sánh lựa chọn để có sản phẩm tiết kiệm điện nhất.
2.4.Câu hỏi thảo luận 2
Chứng minh rằng đối với đoạn mạch điện chỉ chứa điện trở thì công suất điện của điện trở còn được xác định bởi biểu thức:
P = R.LATEX(I^2) = LATEX((U^2)/R)
Ta có:
P = LATEX(W/t) = U.I (1)
Mà U = I.R, I = LATEX(U/R)
Thay vào (1) ta được:
P=U.I=I.R.I=R.LATEX(I^2) = R.LATEX((U/R)^2) = LATEX((U^2)/R)
2.5.Luyện tập 1
Cho đoạn mạch điện AB như hình bên dưới. Biết R1=40Ω; R2=60Ω và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch điện là UAB = 24 V
a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch điện AB. b. Tính công suất điện của đoạn mạch điện AB.
Ảnh
a. Điện trở tương đương của đoạn mạch điện AB là: Rtđ = R1 + R2 = 40 + 60 = 100 Ω
b. Công suất điện của đoạn mạch điện AB là:
P = LATEX((U^2)/R) = LATEX((24^2)/100) = 5,76W
2.6.Câu hỏi thảo luận 3
Xác định hiệu điện thế định mức và công suất điện định mức của bóng đèn trong Hình 11.4.
Ảnh
- Hiệu điện thế định mức của bóng đèn là 220 V. - Công suất điện định mức của bóng đèn là 20 W.
2.7.Luyện tập 2
Một bóng đèn compact giá 75 000 đồng có công suất 18 W và thời gian thắp sáng tối đa khoảng 6 000 h. Một bóng đèn LED giá 92 000 đồng có công suất 12 W và thời gian thắp sáng tối đa khoảng 18 000 h. Hai đèn có độ sáng tương đương nhau. Biết giá 1 kWh điện là khoảng 2 000 đồng. Hãy tính chi phí cho việc sử dụng mỗi loại bóng đèn trên trong 18 000 h.
Trong 18 000 h, lượng điện mà đèn LED tiêu thụ được là: WLED = PLED.t= 12 . 18 000 = 216 000 Wh = 216 kWh Chi phí cho việc sử dụng đèn LED trong 18 000 h là: TLED = 92 000 + WLED .2 000 = 92 000 + 216 . 2 000 = 524 000đ Trong 18000 h, lượng điện mà đèn compact tiêu thụ được là: Wcompact = Pcompact.t = 18 . 18 000 = 324 000 Wh = 324 kWh
Ảnh
Do thời gian thắp sáng tối đa của đèn compact là 6 000 h nên để thắp sáng trong 18 000 h, ta cần mua số bóng đèn loại này là: n = 18 000 : 6 000 = 3 (bóng) Chi phí cho việc sử dụng đèn compact trong 18 000 h là: Tcompact = 75 000 . 3 + Wcompact . 2 000 = 225 000 + 324 . 2 000 = 873 000 đồng
2.8.Vận dụng
Vì sao dây dẫn nối với bóng đèn luôn có vỏ bọc cách điện, tiết diện lớn, trong khi dây tóc bóng đèn được để trần, tiết diện nhỏ?
Vì dây tóc cần có điện trở lớn. Dòng điện đi qua dây tóc bóng đèn làm dây tóc nóng lên và phát sáng, điện trở của dây càng lớn thì dây càng nóng nên dây tóc bóng đèn cần được để trần và có điện trở lớn. Để điện trở của dây tóc càng lớn thì dây cần có tiết diện nhỏ.
3.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em về chuẩn bị bài để hôm sau kiểm tra 15 phút nhé!
Cảm ơn
Ảnh