Trong vật lý cũng như trong cuộc sống thì việc tính toán điện năng tiêu thụ của các thiết bị điện và mạch điện là cần thiết. Bài viết hôm nay tamcaotrithuc.com cùng các bạn ôn lại công thức tính điện năng tiêu thụ và một số bài tập áp dụng
I/ Công thức tính điện năng tiêu thụ
1/ Công thức tính điện năng tiêu thụ của đoạn mạch:
Khái niệm: 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)
2/ 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)
II/ Bài tập
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 W
