Chương IV. Dòng điện. Mạch điện

Bài 25. Năng lượng và công suất điện

Nghiên cứu về năng lượng điện, công suất điện và các công thức liên quan.

🟡 Trung bình 45 phút

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 giải

Phương pháp:

  • W = UIt
  • Đổi đơn vị về SI

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Ví dụ 1: Dòng điện I = 2A chạy qua đoạn mạch U = 12V trong 5 phút. Tính W.
GIẢI

Giải:

t = 5 phút = 300 s

W = UIt = 12 × 2 × 300 = 7200 J

2 Dạng 2: Tính công suất

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • P = UI = I²R = U²/R

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Ví dụ 1: Đèn 220V - 60W. Tính R đèn.
GIẢI

Giải:

P = U²/R → R = U²/P = 220²/60 = 806,7 Ω

3 Dạng 3: Tính hiệu suất

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • H = P_ich/P_tp × 100%

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Ví dụ 1: Động cơ có P_ich = 1,5kW, P_tp = 2kW. Tính H.
GIẢI

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

Các bài học trong chương: Chương IV. Dòng điện. Mạch điện