Công suất điện. Điện năng - Công của dòng điện. Định luật Jun - Lenxo ( Có lời giải chi tiết )

CÔNG SUẤT ĐIỆN. ĐIỆN NĂNG - CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN.

ĐỊNH LUẬT JUN - LENXƠ.

1. Số oat ghi trên một dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó, nghĩa là công suất điện của dụng cụ này khi nó hoạt động bình thường.

2. Công suất điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng diện qua nó: P = UI.

3. Dòng điện có năng lượng vì nó có thể thực hiện công và cung cấp nhiệt lượng. Năng lượng của dòng điện gọi là điện năng.

4. Công (A) của dòng điện sản ra trong một đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác trong đoạn mạch đó. A = P.t = U.I.t (P là công suất, t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch).

- Đơn vị của công là Jun (J), công của dòng điện thường dùng đơn vị kWh: 1kWh = 3 600 000 J.

- Lượng điện năng sử dụng được đo bằng cong tơ điện. Mỗi số đếm của công tơ điện cho biết lượng điện năng đã sử dụng là 1 kilôoat giờ.

5. Định luật Jun - Lenxơ: Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua. Q = I²Rt.

(I đo bằng am pe (A), R đo bằng ôm (), t đo bằng giây (s), Q đo bằng jun (J)).

- Mối quan hệ giữa đơn vị Jun (J) và đơn vị calo (cal): 1 Jun = 0,24 calo, 1 calo = 4,18 Jun.

CHỦ ĐỀ 4. AN TOÀN VÀ TIẾT KIỆM ĐIỆN.

1. Cần phải thực hiện các biện pháp đảm bảo an toàn khi sử dụng điện, nhất là với mạng điện dân dụng vì mạng điện nàycó hiệu điện thế 220V và có thể gây nguy hiểm tới tính mạng con người.

2. - Cần lựa chọn sử dụng các dụng cụ và thiết bị điện có công suất phù hợp và chỉ sử dụng chúng trong thời gian cần thiết.

- Điện năng sản xuất ra cần sử dụng ngay vì không thể chứa điện năng vào kho để dự trữ. Vào ban đêm lượng điện năng sử dụng nhỏ nhưng các nhà máy điện vẫn phải hoạt động do đó sử dụng điện vào ban đêm cũng là một giải pháp tốt để tiết kiệm điện năng.

PHẦN II: BÀI TẬP VẬN DỤNG.

Bài 1. Trên bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W.

1. Cho biết ý nghĩa các con số này.     2. Tính I_đm của đèn.    3. Tính R của đèn khi nó sáng bình thường.

4. Nếu mắc bóng đèn này vào HĐT 110V thì công suất điện của đèn lúc đó là bao nhiêu (R của dây tóc không phụ thuộc điện trở).

Bài 2. Trên bàn là có ghi 110V - 550W, trên đèn có ghi 110V - 100W.

1. Nếu mắc nối tiếp bàn là và đèn vào HĐT 220 thì đèn và bàn là có hoạt động bình thường không. Vì sao.

2. Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường thì cần mắc thêm 1 điện trở. Hãy vẽ sơ đồ và tính giá trị của điện trở đó.

Bài 3. Một gia đình dùng 3 bóng đèn loại 220V - 30W, 1 bóng dèn loại 220V - 100W, 1 nồi cơm điện loại 220V - 1kw, 1 ấm điện loại 220V - 1kw, 1 ti vi loại 220V - 60W, 1 bàn là loại 220V - 1000W. Hãy tính tiền điện phải trả trong 1 tháng(30 ngày, mỗi ngày thời gian dùng điện của: đèn là 4 giờ, nồi cơm điện là 1 giờ, ấm điện là 30 phút, ti vi là 6 giờ, bàn là là 1 giờ). Biết mạng điện thành phố có HĐT 220V, giá tiền là 1000đ/kWh (nếu số điện dùng  <=100kWh), 1500đ/kWh (từ số điện dùng > 100kWh và < 150kWh).

Bài 4. Trên một bóng dèn có ghi 220V - 100W.

1. Tính R của đèn. (Giả sử điện trở của đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ).   2. Khi sử dụng mạch điện có HĐT 200V thì độ sáng của đèn như thế nào. Khi đó công suất điện của đèn là bao nhiêu.

3. Tính điện năng mà đèn sử dụng trong 10 giờ.

Bài 5. Giữa hai điểm  A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song 2 dây kim loại, cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A.

1. Tính I qua mạch chính.        2. Tính R của mỗi dây và R_tđ của mạch.       3. Tính công suất điện của mạch và điện năng sử dụng trong 5 giờ.     4. Để có công suất cả đoạn là 800W, ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ 2 rồi mắc // lại với dây thứ nhất vào HĐT nói trên. Hãy tính R của đoạn dây bị cắt.

Bài 6.Một bếp điện hoạt động ở HĐT 220V.

1. Tính nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn trong thời gian 25 phúttheo đơn vị Jun và Calo, biết điện trở suất của nó là 50ôm.     2. Nếu dùng nhiệt lượng đó thì đun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20⁰C. Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/³.

Bài 7. Người ta đun sôi 5 lít nước từ 20⁰C trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g mất 40 phút. Tính hiệu suất của ấm. Biết trên ấm có ghi 220V - 1000W, hiệu điện thế của nguồn là 220V. Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K.

Bài 8. Có 2 điện trở R₁ = 20, R₂ = 60. Tính Q toả ra trên R₁, R₂  và cả hai trong thời gian 1 giờ khi:

1. Hai điện trở mắc nối tiếp vào nguồn điện có HĐT 220V.

2. Hai điện trở mắc song song vào nguồn điện có HĐT 220V.   3. Có nhận xét gì về hai kết quả trên.

Bài 9. Dùng một bếp điện có hai dây điện trở R₁ và R₂ để đun một lượng nước. Nếu chỉ dùng dây thứ nhất thì sau 25 phút nước sôi, nếu chỉ dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sôi. Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sẽ sôi nếu dùng cả hai dây khi:

1. Mắc hai điện trở nối tiếp.   2. Mắc hai điện trở song song.  Coi HĐT U của nguồn là không đổi.

Bài 10. Trên một điện trở dùng để đun nước có ghi 220V - 484W. Người ta dùng dây điện trở trên ở HĐT 200V để đun sôi 4 lít nước từ 30⁰C đựng trong một nhiệt lượng kế.

1. Tính I qua điện trở lúc đó.        2. Sau 25 phút, nước trong nhiệt lượng kế đã sôi chưa.    3. Tính lượng nước trong nhiệt lượng để sau 25 phút thì nước sôi. (c của nước là 4200J/kg.K, bỏ qua sự mất nhiệt).

Bài 11. Để đảm bảo an toàn khi sử dụng điện, ta cần tuân theo những quy tắc nào.

Bài 12. Hãy nêu các biện pháp sử dụng tiết kiệm điện năng, cho ví dụ.

PHẦN III: HƯỚNG DẪN GIẢI.

PHẦN II: BÀI TẬP VẬN DỤNG.

Bài 1. Trên bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W.

1. Cho biết ý nghĩa các con số này.     2. Tính I_đm của đèn.    3. Tính R của đèn khi nó sáng bình thường.

4. Nếu mắc bóng đèn này vào HĐT 110V thì công suất điện của đèn lúc đó là bao nhiêu (R của dây tóc không phụ thuộc điện trở).

Bài 2. Trên bàn là có ghi 110V - 550W, trên đèn có ghi 110V - 100W.

1. Nếu mắc nối tiếp bàn là và đèn vào HĐT 220 thì đèn và bàn là có hoạt động bình thường không. Vì sao.

2. Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường thì cần mắc thêm 1 điện trở. Hãy vẽ sơ đồ và tính giá trị của điện trở đó.

Bài 3. Một gia đình dùng 3 bóng đèn loại 220V - 30W, 1 bóng dèn loại 220V - 100W, 1 nồi cơm điện loại 220V - 1kw, 1 ấm điện loại 220V - 1kw, 1 ti vi loại 220V - 60W, 1 bàn là loại 220V - 1000W. Hãy tính tiền điện phải trả trong 1 tháng(30 ngày, mỗi ngày thời gian dùng điện của: đèn là 4 giờ, nồi cơm điện là 1 giờ, ấm điện là 30 phút, ti vi là 6 giờ, bàn là là 1 giờ). Biết mạng điện thành phố có HĐT 220V, giá tiền là 1000đ/kWh (nếu số điện dùng  100kWh), 1500đ/kWh (từ số điện dùng > 100kWh và < 150kWh).

Bài 4. Trên một bóng dèn có ghi 220V - 100W.

1. Tính R của đèn. (Giả sử điện trở của đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ).   2. Khi sử dụng mạch điện có HĐT 200V thì độ sáng của đèn như thế nào. Khi đó công suất điện của đèn là bao nhiêu.

3. Tính điện năng mà đèn sử dụng trong 10 giờ.

Bài 5. Giữa hai điểm  A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song 2 dây kim loại, cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A.

1. Tính I qua mạch chính.        2. Tính R của mỗi dây và R_tđ của mạch.       3. Tính công suất điện của mạch và điện năng sử dụng trong 5 giờ.     4. Để có công suất cả đoạn là 800W, ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ 2 rồi mắc // lại với dây thứ nhất vào HĐT nói trên. Hãy tính R của đoạn dây bị cắt.

Bài 6.Một bếp điện hoạt động ở HĐT 220V.

1. Tính nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn trong thời gian 25 phúttheo đơn vị Jun và Calo, biết điện trở suất của nó là 50.     2. Nếu dùng nhiệt lượng đó thì đun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20⁰C. Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/³.

Bài 7. Người ta đun sôi 5 lít nước từ 20⁰C trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g mất 40 phút. Tính hiệu suất của ấm. Biết trên ấm có ghi 220V - 1000W, hiệu điện thế của nguồn là 220V. Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K.

Bài 8. Có 2 điện trở R₁ = 20, R₂ = 60. Tính Q toả ra trên R₁, R₂  và cả hai trong thời gian 1 giờ khi:

1. Hai điện trở mắc nối tiếp vào nguồn điện có HĐT 220V.

2. Hai điện trở mắc song song vào nguồn điện có HĐT 220V.   3. Có nhận xét gì về hai kết quả trên.

Bài 9. Dùng một bếp điện có hai dây điện trở R₁ và R₂ để đun một lượng nước. Nếu chỉ dùng dây thứ nhất thì sau 25 phút nước sôi, nếu chỉ dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sôi. Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sẽ sôi nếu dùng cả hai dây khi:

1. Mắc hai điện trở nối tiếp.   2. Mắc hai điện trở song song.  Coi HĐT U của nguồn là không đổi.

Bài 10. Trên một điện trở dùng để đun nước có ghi 220V - 484W. Người ta dùng dây điện trở trên ở HĐT 200V để đun sôi 4 lít nước từ 30⁰C đựng trong một nhiệt lượng kế.

1. Tính I qua điện trở lúc đó.        2. Sau 25 phút, nước trong nhiệt lượng kế đã sôi chưa.    3. Tính lượng nước trong nhiệt lượng để sau 25 phút thì nước sôi. (c của nước là 4200J/kg.K, bỏ qua sự mất nhiệt).

Bài 11. Để đảm bảo an toàn khi sử dụng điện, ta cần tuân theo những quy tắc nào.

Bài 12. Hãy nêu các biện pháp sử dụng tiết kiệm điện năng, cho ví dụ.

PHẦN III: HƯỚNG DẪN GIẢI.