Giải bài tập SGK Vật lý 11 Bài 8: Điện năng - Công suất điện

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.

Phương pháp giải

- Điện năng ... được đo bằng công do lực điện trường ...

- Công thức tính điện năng: A = qU = UIt

- Công thức tính công suất: P = A/t = UI

Hướng dẫn giải

- 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:

A = qU = UIt

- Công thức tính công suất điện của đoạn mạch:

P = A/t = UI

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.

Phương pháp giải

- Bóng đèn dây tóc có điện năng biến đổi thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng

- Bàn là, bếp điện có điện năng biến đổi thành nhiệt năng

- Quạt điện có điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng

- Ắc quy có điện năng biến đổi thành năng lượng hóa học và nhiệt năng

Hướng dẫn giải

a) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng: bóng đèn dây tóc

b) Khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng: bàn là, bếp điện

c) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng: quạt điện 

d) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng: ắc quy 

Công suất tỏa nhiệt của mỗi đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Phương pháp giải

- Công suất tỏa nhiệt ... đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt ...

- Công thức:  P = Q/t = R.I².t = R.I²

Hướng dẫn giải

- 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.

- Được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong khoảng thời gian 1 giây:

P = Q/t = R.I².t = R.I²

Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.

Phương pháp giải

- Điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín bằng công của lực lạ bên trong nguồn điện

- Công thức tính công: A_ng = E.I.t

- Công thức tính công suất:

 \(P = \frac{{{A_{ng}}}}{t} = \frac{{E.I.t}}{t} = E.I\)

Hướng dẫn giải

- Điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín bằng công của lực lạ bên trong nguồn điện

- Công suất của nguồn điện bằng công của nguồn điện sinh ra trong một đơn vị thời gian

- Công của nguồn điện:

A_ng = E.I.t (trong đó E là suất điện động của nguồn điện)

- Công suất của nguồn điện:

 \(P = \frac{{{A_{ng}}}}{t} = \frac{{E.I.t}}{t} = E.I\)

Chọn câu đúng.

Điện năng tiêu thụ được đo bằng

A. Vôn kế

B. Công tơ điện

C. Ampe kế

D. Tĩnh điện kế

Phương pháp giải

- Vôn kế dùng để đo điện thế

- Công tơ điện dùng để đo điện năng tiêu thụ

- Ampe kế dùng để đo cường độ dòng điện

- Tĩnh điện kế dùng để xác định giá trị các điện tích

Hướng dẫn giải

- Điện năng tiêu thụ được đo bằng công tơ điện.

- Chọn đáp án B.

Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?

A. Jun (J)

B. Oát (W)

C. Niutơn (N)

D. Culông (C)

Phương pháp giải

- Jun (J) là đơn vị đo của năng lượng

- Oát (W) là đơn vị đo của công suất

- Niutơn (N) là đơn vị đo của lực

- Culông (C) là đơn vị đo của điện tích

Hướng dẫn giải

- Công suất điện được đo bằng đơn vị Oát (W).

- Chọn đáp án B.

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.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: A = U.I.t để tính điện năng tiêu thụ

- Áp dụng công thức: P = A/t = U.I để tính công suất điện

Hướng dẫn giải

- Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch:

A = U.I.t = 6.1.3600 = 21600J

- Công suất điện của đoạn mạch:

 \({\rm P} = \frac{A}{t} = U.I = 6.1 = 6W\)

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 25^oC. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm nước là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kg.K

Phương pháp giải

a) Thông số thường ghi trên dụng cụ điện là

+ Hiệu điện thế định mức 

+ Công suất tiêu thụ định mức 

b) Áp dụng công thức:

+ Q = m.c.Δt  để tính nhiệt lượng

+ A = Q/H = P.t  để tính thời gian đun nước

Hướng dẫn giải

a) Ý nghĩa của các số ghi trên ấm điện: 

- 220V là hiệu điện thế định mức đặt vào hai đầu ấm điện để ấm hoạt động bình thường

- 1000W là công suất tiêu thụ định mức của ấm điện khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế 220V

b) Tính thời gian đun nước

- Nhiệt lượng cần thiết để làm sôi 2l nước :

Q = m.c.Δt = 2.4190.(100 - 25) = 628500J

- Điện năng thực tế mà ấm đã tiêu thụ:

A = Q/H = P.t 

- Thời gian đun:

 \(t = \frac{A}{P} = \frac{Q}{{H.P}} = \frac{{628500}}{{0,9.1000}} \approx 698,33s = 11'38s\)

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.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức A_ng = E.I.t để tính công của nguồn điện.

- Áp dụng công thức P_ng = E.I để tính công suất của nguồn điện.

Hướng dẫn giải

- Công của nguồn điện sinh ra trong 15 phút:

A_ng = E.I.t = 12. 0,8. 15. 60 = 8640 J

- Công suất của nguồn điện khi này:

P_ng = E.I = 12.0,8 = 9,6 W