Giải bài tập SGK Vật lý 9 Bài 12: Công suất điện

Nhận xét mối quan hệ giữa số oat ghi trên mỗi đèn với độ sáng mạnh, yếu của chúng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần  nắm rõ lý thuyết vật lý về công suất và quan sát thực tế độ sáng mạnh, yếu trên mỗi đèn có số oat khác nhau.

Hướng dẫn giải

Nếu cùng một hiêu điện thế, đèn có số oát lớn hơn thì sáng mạnh hơn, đèn có số oát nhỏ hơn thì sáng yếu hơn.

Hãy nhớ lại kiến thức ở lớp 8 và cho biết oat là đơn vị của đại lượng nào?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về đơn vị của công suất.

Hướng dẫn giải

Oát là đơn vị của công suất: \(1W=\frac{1j}{1s}\)

Một dụng cụ điện hoạt động càng mạnh thì công suất của nó càng lớn. Hãy cho biết:

•  Một bóng đèn có thế lúc sáng mạnh, lúc sáng yếu thì trong trường hợp nào bóng đèn đó có công suất lớn hơn?
•  Một bếp điện được điều chỉnh lúc nóng nhiều hơn, lúc nóng ít hơn thì trong trường hợp nào bếp có công suất nhỏ hơn?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về công suất của dụng cụ điện.

Hướng dẫn giải

•  Trong trường hợp bóng đèn sáng hơn thì có công suất lớn hơn.
•  Trong trường hợp bếp điện nóng ít hơn thì có công suất nhỏ hơn.

Từ các số liệu trong bảng 2 (SGK), hãy tính UI đối với mỗi bóng đèn và so sánh tích này với công suất định mức của đèn đó khi bỏ qua sai số của các phép đo.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần tính đoán đúng giá trị UI đối với mỗi bóng đèn. 

Hướng dẫn giải

•  Với bóng đèn 1, ta có: U₁ = 6. 0,82 = 49,2 W.
•  Với bóng đèn 2, ta có : U₂ = 6. 0,51 = 3,06W.

Tích UI đối với mỗi bóng đèn có giá trị bằng công suất định mức ghi trên bóng đèn.

Xét trường hợp đoạn mạch có điện trở R, hãy chứng tỏ rằng công suất điện của đoạn mạch được tính theo công thức \(P = I_2R =\frac{U^{2}}{R}\).

Phương pháp giải

Để chứng tỏ rằng công suất điện của đoạn mạch được tính theo công thức \(P = I_2R =\frac{U^{2}}{R}\) ta áp dụng:

• Công thức tính công suất P = UI
• Thay hệ thức của định luật Ôm: I=U/R ⇒ U = I.R vào công thức tính công suất trên , sau đó sử dụng các thuật toán biến đổi công thức.

Hướng dẫn giải

Trường hợp đoạn mạch có điện trở R, ta có P = UI mà U = I.R

Suy ra P = IR.I = I²R.

Mặt khác, ta có \(P = UI\), mà  \(I =\frac{U}{R}\) \(= U.\frac{U}{R} =\) \(\frac{{{U^2}}}{R}\). 

Vậy, công suất điện của đoạn mạch được tính theo công thức \(P = I_2R =\frac{U^{2}}{R}\).

Trên một bóng đèn có ghi 220V – 75W

•  Tính cường độ dòng điện qua bóng đèn và điện trở của nó khi đèn sáng bình thường.
•  Có thể dùng cầu chì loại 0,5A cho bóng đèn này được hay không? Vì sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần áp dụng:

• Công suất: P = UI
• Hệ thức định luật Ôm: I = U/R

Hướng dẫn giải

Cường độ dòng điện qua bóng đèn là:

Ta có: \(P= UI\)

I = P/U = 75/220 = 0,341 A

Điên trở khi đèn sáng bình thường là: \(R=\frac{U}{I} = \frac{220}{0,341} = 645 \Omega\)

Có thể dùng cầu chì loại 0,5 A cho bóng đèn này vì nó đảm bảo cho đèn hoạt động bình thường và sẽ nóng chảy, tự động ngắt khi đoản mạch.

Vậy,

• Cường độ dòng điện qua bóng đèn là: \( I = 0,341A\)
• Điện trở khi đèn sáng bình thường là: \(R = 645 \Omega\)
• Có thể dùng cầu chì loại 0,5 A cho bóng đèn này vì nó đảm bảo cho đèn hoạt động bình thường và sẽ nóng chảy, tự động ngắt khi đoản mạch.

Khi mắc 1 bóng đèn vào U – 12V thì dòng điện chạy qua I= 0,4A. Tính công suất của bóng đèn và R?

Phương pháp giải

Để tính công suất của bóng đèn và R ta áp dụng:

• Công suất: P = UI
• Hệ thức định luật Ôm: I = U/R ⇒ R

Hướng dẫn giải

• Công suất của bóng đèn: \(P =UI=12.0,4=4,8W\)
• Điện trở của bóng đèn: \(R=\frac{U}{I}=\frac{12}{0,4}=30\Omega\)

Một bếp điện hoạt động bình thường khi được mắc với U = 220V và khi đó R = 48,4Ω. Tính công suất của bếp điện?

Phương pháp giải

Để  Tính công suất của bếp điện ta áp dụng: 

• Hệ thức của định luật Ôm: I=U/R
• Tính công suất: P=UI

Hướng dẫn giải

• Cường độ dòng điện qua bếp: \(I=\frac{U}{R}=\frac{220}{48,4}= 4,54A\).
• Công suất của bếp điện: \(P =UI=220.45,5=1000W=1kW\).