ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN

BÀI 13. ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Dòng điện có mang năng lượng

• Dòng điện có năng lượng vì nó có khả năng thực hiện công, cũng như có thể làm thay đổi nhiệt năng của các vật.
• Năng lượng của dòng điện được gọi là điện năng.

2. Sự chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác

• Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, trong đó có phần năng lượng có ích và phần năng lượng vô ích.
• Tỉ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ được gọi là hiệu suất sử dụng điện năng: \(H=\frac{{{A}_{ci}}}{{{A}_{tp}}}\)

3. Công của dòng điện

• Công của dòng điện sản ra trong một đoạn mạch là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
• Công thức: A = P.t = U.I.t

Trong đó: U là hiệu điện thế (đo bằng V)

I là cường độ dòng điện (đo bằng A)

t là thời gian sử dụng điện năng (đo bằng s)

• Đơn vị của công là jun (kí hiệu: J): 1J = 1W. 1s = 1V. 1A. 1s.

Ngoài ta công của dòng điện còn được đo bằng đơn vị kilô oat giờ (kW.h):

1 kW.h = 1000 W. 3600 s = 3600000 J = 3,6.106 J.

• Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm của công tơ điện cho biết lượng điện năng sử dụng là 1 kW.h.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

• Công suất điện của một đoạn mạch có thể được tính bằng các công thức sau:

\(P=U.I={{I}^{2}}R=\frac{{{U}^{2}}}{R}=\frac{A}{t}\)

• Tính điện năng tiêu thụ của dụng cụ: \(A=P.t=U.I.t={{I}^{2}}R.t=\frac{{{U}^{2}}}{R}\cdot t\)
• Tính hiệu suất sử dụng điện năng: \(H=\frac{{{A}_{ci}}}{{{A}_{tp}}}=\frac{{{A}_{tp}}-{{A}_{hp}}}{{{A}_{tp}}}=1-\frac{{{A}_{hp}}}{{{A}_{tp}}}\)

Trong đó: Atp là công do dòng điện sinh ra

Aci là công có ích

Ahp là công hao phí.

• Điện năng tiêu thụ của một mạch điện có thể tính bằng tổng điện năng tiêu tụ của các dụng cụ trong mạch điện : A = A1 + A2 + …..

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Trả lời:

• Trong hoạt động của máy khoan, máy bơm nước, dòng điện thực hỉện công cơ học
• Trong hoạt động của nồi cơm điện, bàn là và mỏ hàn, dòng điện cung cấp nhiệt lượng

Câu C2 (trang 37 SGK Vật Lí 9):

Các dụng cụ điện khi hoạt động đều biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác. Hãy chỉ ra các dạng năng lượng được biến đổi từ điện năng trong hoạt động của mỗi dụng cụ điện ở bảng 1 SGK.

Bảng 1.

Trả lời:

Câu C3 (trang 38 SGK Vật Lí 9):

Hãy chỉ ra trong hoạt động của mỗi dụng cụ điện trong bảng 1 SGK, phần năng lượng nào được biến đổi từ điện năng là có ích, là vô ích.

Trả lời:

Câu C4 (trang 38 SGK Vật Lí 9):

Từ kiến thức đã học ở lớp 8, hãy cho biết mối liên hệ giữa công A và công suất P.

Trả lời:

Công suất P là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công, được tính bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian: \(P=\frac{A}{t}\) trong đó A là công thực hiện trong thời gian t.

Câu C5 (trang 38 SGK Vật Lí 9):

Xét đoạn mạch được đặt vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qu nó có cường độ I và công suất điện của đoạn mạch này là P. Hãy chứng tỏ rằng, công của dòng điện sản ra ở đoạn mạch này, hay điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ, được tính bằng công thức A = P.t = UIt.

Trả lời:

Ta có: \(\left\{ \begin{align}   & P=\frac{A}{t} \\  & P=U.I \\ \end{align} \right.\Rightarrow A=P.t=U.I.t\)

Câu C6 (trang 39 SGK Vật Lí 9):

Bảng 2 ghi lại số đếm của công tơ khi sử dụng một số dụng cụ điện. Hãy cho biết mỗi số đếm của công tơ (số chỉ cử công tơ tăng thêm một đơn vị) ứng với lượng điện năng đã sử dụng là bao nhiêu?

Bảng 2.

Trả lời:

Mỗi số đếm của công tơ ứng với lựợng điện năng đã sử dụng là:

A = l kWh = 1000 W.1h = 1000 W.3600s = 3600000 J = 3,6.106 J

Câu C7 (trang 39 SGK Vật Lí 9):

Một bóng đèn có ghi 220 V – 75 W được thắp sáng liên tục có hiệu điện thế 220 V trong 4 giờ. Tính lượng điện năng mà bóng đèn này sử dụng và số đếm của công tơ trong trường hợp này.

Trả lời:

Lượng điện năng mà bóng đèn sử dụng trong 4 giờ là: A = P.t = 75.4 = 300 W.h = 0,3 kW.h

Số đếm của công tơ trong trường hợp này là 0,3.

Câu C8 (trang 39 SGK Vật Lí 9):

Một bếp điện hoạt động liên tục trong 2 giờ ở hiệu điện thế 220 V. Khi đó số chỉ của công tơ điện tăng thêm 1,5 số. Tính lượng điện năng mà bếp điện sử dụng, công suẩt của bếp điện, và cường độ dòng điện chạy qua bếp trong thời gian trên.

Trả lời:

Đổi 2 giờ = 2 h = 2.3600 s = 7200 s

Lượng điện năng mà bếp điện sử dụng là: A = 1,5 kWh = 1,5.1000.3600 = 5,4.106 J

Công suất của bếp điện: \(P=\frac{A}{t}=\frac{5,{{4.10}^{6}}}{7200}=750\,\text{W}.\)

Cường độ dòng điện chạy qua bếp là: \(I=\frac{P}{U}=\frac{750}{220}=3,41\,A.\)

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài Điện năng - Công của dòng điện do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.