Bài 25. Năng lượng và công suất điện
Nghiên cứu về năng lượng điện, công suất điện và các công thức liên quan.
Lý thuyết Năng lượng và công suất điện
1 1. Năng lượng điện
Năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch bằng công của lực điện khi dịch chuyển các điện tích.
Công thức:
$$W = A = UIt$$
Trong đó:
- W: năng lượng điện (J)
- U: hiệu điện thế (V)
- I: cường độ dòng điện (A)
- t: thời gian (s)
Đơn vị: Jun (J)
1 kWh = 3,6.10⁶ J
2 2. Công suất điện
Công suất điện là năng lượng điện mà mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.
Công thức:
$$P = \frac{W}{t} = UI$$
Trong đó:
- P: công suất điện (W)
- W: năng lượng điện (J)
- t: thời gian (s)
Đơn vị: Oát (W)
Các công thức khác:
- P = I²R
- P = U²/R
3 3. Nhiệt lượng tỏa ra
Khi dòng điện chạy qua vật dẫn có điện trở, điện năng được chuyển hóa thành nhiệt năng.
Công thức:
$$Q = I^2Rt$$
Định luật Joule-Lenz: Nhiệt lượng tỏa ra tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở và thời gian.
4 4. Công suất tỏa nhiệt
Công suất tỏa nhiệt (công suất hao phí):
$$P_{hp} = I^2R = \frac{Q}{t}$$
Công suất của nguồn điện:
$$P_{nguon} = EI$$
5 5. Hiệu suất
Hiệu suất của thiết bị là tỉ số giữa công suất có ích và công suất tiêu thụ.
Công thức:
$$H = \frac{P_{ich}}{P_{tp}} \times 100\%$$
Trong đó:
- H: hiệu suất (%)
- P_ich: công suất có ích
- P_tp: công suất tiêu thụ
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tính năng lượng điện
Phương pháp:
- W = UIt
- Đổi đơn vị về SI
Ví dụ minh họa
Giải:
t = 5 phút = 300 s
W = UIt = 12 × 2 × 300 = 7200 J
2 Dạng 2: Tính công suất
Phương pháp:
- P = UI = I²R = U²/R
Ví dụ minh họa
Giải:
P = U²/R → R = U²/P = 220²/60 = 806,7 Ω
3 Dạng 3: Tính hiệu suất
Phương pháp:
- H = P_ich/P_tp × 100%
Ví dụ minh họa
Giải:
H = 1,5/2 × 100% = 75%
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 15 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay