Lý 9 Bài 13: Điện năng- Công của dòng điện

a) Dòng điện có mang năng lượng

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

• Dòng điện qua bếp điện làm bếp điện nóng lên (cung cấp nhiệt lượng)

• Dòng điện qua quạt điện làm cánh quạt điện quay (thực hiện công)

b) Sự chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác

- Điện năng là năng lượng của dòng điện. Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, trong đó có phần năng lượng có ích và có 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: \(H = \frac{{{A_i}}}{{{A_{tp}}}} = \frac{{{A_i}}}{{{A_i} + {A_{hp}}}} \)

- Trong đó:

• A_i là năng lượng có ích
• A_hp là năng lượng hao phí vô ích
• A_tp là năng lượng toàn phần được chuyển hóa từ điện năng

a) 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.

b) Công thức tính công của dòng điện

- Công thức: A = P.t = U.I.t

- Trong đó:

• U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (V)
• I là cường độ dòng điện qua đoạn mạch (A)
• t là thời gian dòng điện thực hiện công (s)
• P là công suất điện (W)
• A là công của dòng điện (J)

- Trong đời sống, công của dòng điện cũng thường được đo bằng đơn vị kilôoát giờ (kW.h): 1 kW.h = 3600000 J = 3,6.106 J

• Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ do nhà máy điện cung cấp đến từng cơ quan, xí nghiệp, hộ gia đình được đo bằng điện kế (hay còn gọi là điện năng kế, công tơ điện).
• Khi các dụng cụ và thiết bị tiêu thụ điện năng hoạt động, đĩa tròn của công tơ quay, số chỉ của điện kế tăng dần. Lượng tăng thêm của số chỉ này là số đếm của điện kế, cho biết điện năng tiêu thụ theo đơn vị kW.h.

• Tính điện năng tiêu thụ của các dụng cụ dùng điện
• Áp dụng công thức: \(A = Pt = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t \)
• Chú ý: Khi các dụng cụ dùng điện hoạt động bình thường, tức là sử dụng hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức thì công suất tiêu thụ thực tế mới đúng bằng công suất định mức của nó.

Một bóng đèn điện có ghi 220 V - 100 W được mắc vào hiệu điện thế 220 V. Biết đèn này được sử dụng trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Điện năng tiêu thụ của bóng đèn này trong 30 ngày là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Một nồi cơm điện có số ghi trên vỏ là 220 V – 400 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V, trung bình mỗi ngày trong thời gian 2 giờ. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung của nồi.

Hướng dẫn giải

Điện trở của dây nung của nồi:

Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là:

Câu 1: Một quạt điện có ghi 220 V- 7 5W được mắc vào hiệu điện thế 22 0V.

a) Tính điện năng mà quạt đã tiêu thụ trong 4 h?

b) Quạt này có hiệu suất 80%. Tính cơ năng của quạt? 

Câu 2: Một bóng đèn có ghi 220 V- 100 W được thắp sáng ở hiệu điện thế 200 V. Tính điện năng mà bóng đã tiêu thụ trong 6 h. 

Câu 3: Công tơ điện của một gia đình trong một ngày đêm tăng 1,7 số. Biết rằng trong nhà có hai bóng điện loại 40 W thắp sáng trong 5 h, một quạt điện 100 W chạy trong 8 h và một bếp điện 1000 W. Hỏi bếp điện dùng trong bao lâu? Biết rằng các thiết bị đều sử dụng đúng công suất định mức. 

Câu 4: Có hai điện trở là R₁ = 6 \(\Omega \) và R₂ = 12 \(\Omega \) được mắc thành bộ rồi mắc vào hiệu điện thế 18V. Tính điện năng mà bộ điện trở đã tiêu thụ trong 15 phút trong hai trường hợp:

a. Hai điện trở mắc nối tiếp.

b. Hai điện trở mắc song song.

Câu 1: Một bóng đèn 12 V- 6 W được mắc vào hiệu điện thế 12 V. Sau nửa giờ thắp sáng, công của dòng điện sản ra là:

A. 3 J                            B. 180 J                       C. 10 800 J                   D. 21 600 J

Câu 2:. Một bóng đèn có ghi (220V- 100W), cường độ dòng điện định mức của dòng điện là chạy qua bóng đèn là:

A. 5,5 A                       B. 0,5 A                        C. 2 A                            D. 0,5 mA

Câu 3: Một bóng đèn có ghi (12 V- 3 W). Trường hợp nào sau đay bóng đèn sáng bình thường?

A. cường độ dòng điện qua bóng đèn là 4 A

B. cường độ dòng điện qua bóng đèn là 0,25 A

C. cường độ dòng điện qua bóng đèn là 36 A

D. cường độ dòng điện qua bóng đèn là 0,35 A

Câu 4: Công thức nào sau đây trong các công thức sau đây cho phép xác định công của dòng điện sản ra trong một đoạn mạch?

A. A = UI²t                 B. A = U² It                  C. A = UIt                     D. một công thức khác

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Điện năng-Công của dòng điện cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được:

• Điện năng và công của dòng điện
• Sự chuyển hóa năng lượng thành các dạng năng lượng khác
• Hiệu suất sử dụng điện năng