Lý 11 Bài 8: Điện năng và công suất điện
Bám sát cấu trúc SGK Vật lý 11, bài học tiếp theo mà eLib gửi đến các em là bài học về điện năng và công suất điện. Trong bài học này, chúng ta sẽ phân biệt công suất tỏa nhiệt trên vật dẫn và công suất của nguồn điện. Hi vọng những kiến thức trọng tâm cùng với giải chi tiết một số bài tập sẽ giúp các em học tập tốt hơn.
Mục lục nội dung
1. Tóm tắt lý thuyết
1.1. Điện năng tiêu thụ và công suất điện
a) Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch
- Nếu dòng điện có cường độ \(I\) thì sau một thời gian \(t\) sẽ có một điện lượng \(q=I.t\) di chuyển trong đoạn mạch: \(A = Uq = UIt\)
-
Điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó
b) Công suất điện
Công suất điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó: P = \(\frac{A}{t}\) = UI
2. Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
a) Định luật Jun – Len-xơ
- Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật đãn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó
- Công thức: \(Q = R{I^2}t\)
Trong đó:
-
Q: nhiệt lượng (J).
-
R: điện trở (W)
-
I: cường độ dòng điện (A)
-
t: thời gian dòng điện chạy qua (s)
b) Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
- Công suất toả nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian.
- Công thức: \(P = \frac{Q}{t} = R.{I^2}\)
Trong đó:
-
P : công suất (W)
-
Q: nhiệt lượng (J).
-
R: điện trở (W)
-
I: cường độ dòng điện (A)
-
t: thời gian dòng điện chạy qua (s)
1.3. Công và công suất của nguồn điện
a) Công của nguồn điện
- Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện, tức là bằng công của nguồn điện.
- Công thức: \({A_{ng}} = q.E = E.It\)
Trong đó:
-
E là suất điện động của nguồn (V).
-
q là điện lượng chuyển qua nguồn (C).
-
I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn (A).
-
t là thời gian dòng điện chạy qua nguồn (s).
b) Công suất của nguồn điện
- Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.
- Công thức: \({P_{ng}} = \frac{{{A_{ng}}}}{t} = E.I\)
2. Bài tập minh họa
2.1. Dạng 1: Xác định điện năng tiêu thụ trên dây dẫn
Biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn là 6V. Điện năng tiêu thụ trên dây dẫn khi có dòng điện cường 2A chạy qua trong 1 giờ là
A. 12J
B. 43200J
C. 10800J
D. 1200J
Hướng dẫn giải:
Điện năng tiêu thụ trên dây dẫn khi có dòng điện cường độ I = 2A chạy qua trong thời gian t = 1 giờ = 3600s là:
A = U.I.t = 6.2.3600 = 43200 J
⇒ Chọn đáp án B
2.2. Dạng 2: Xác định công suất của nguồn điện
Một nguồn điện có suất điện động 12V. Khi mắc nguồn điện này với một bóng đèn để thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,8A. Tính công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính công suất của nguồn điện khi đó.
Hướng dẫn giải:
Công của nguồn điện là:
\({A_{ng}} = 12.0,8.15.60 = 8640J = 8,64kJ\)
Công suất của nguồn điện này khi đó là:
\({P_{ng}} = 12.0,8 = 9,6{\rm{ }}W\)
3. Luyện tập
3.1. Bài tập tự luận
Câu 1: Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi có dòng điện cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong 1h. Biết hiệu điện thế hai đầu dây dẫn là 6V.
Câu 2: Hai điện trở giống nhau mắc nối tiếp vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế U thì công suất tiêu thụ của chúng là 20W. Nếu hai điện trở này được mắc song song và nối tiếp vào nguồn trên thì công suất tiêu thụ của chúng là bao nhiêu?
Câu 3: Dùng hai dây R1 mắc song song với R2 bằng bao nhiêu?
Câu 4: Một acquy có suất điện động 6V. Nếu acquy này làm dịch chuyển 3,4.1018 electron từ cực dương tới cực âm của acquy trong 1 giây, thì công suất của acquy này là bao nhiêu?
3.2. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Dụng cụ hay thiết bị điện nào sau đây biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng?
A. Quạt điện
B. Ấm điện
C. Acquy đang nạp điện
D. Bình điện phân
Câu 2: Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu một điện trở R thì dòng điện chạy qua điện trở có cường độ I. Công suất toả nhiệt trên điện trở này không thể tính bằng công thức:
A. P = RI2
B. P= UI2
C. P = U2/R
D. P= R2I
Câu 3: Trên một bóng đèn có ghi: 3V- 3W, điện trở của bóng đèn là:
A. 9Ω
B. 3Ω
C. 6Ω
D. 12Ω
Câu 4: Một bóng đèn có ghi: 6V-3W, khi mắc bóng đèn trên vào hiệu điện thế 6V thì cường độ dòng điện qua bóng đèn là:Một bóng đèn có ghi: 6V-3W, khi mắc bóng đèn trên vào hiệu điện thế 6V thì cường độ dòng điện qua bóng đèn là:
A. 3A
B. 6A
C. 0,5A
D. 18A
3.3. Trắc nghiệm Online
Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Điện năng và công suất điện Vật lý 11 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.
4. Kết luận
Qua bài giảng Điện năng và công suất điện này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
-
Nêu được công của dòng điện là số đo điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua. Chỉ ra được lực nào thực hiện công ấy.
-
Chỉ ra được mối liên hệ giữa công của lực lạ thực hiện bên trong nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch kín.
-
Viết được công thức tính công và công suất của nguồn điện.
-
Nêu được định luật Jun– Len-xơ và viết được biểu thức định luật.
-
Nắm được công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua.
Tham khảo thêm
- doc Lý 11 Bài 7: Dòng điện không đổi và nguồn điện
- doc Lý 11: Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch
- doc Lý 11 Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ
- doc Lý 11 Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch
- doc Lý 11 Bài 12: Thực hành Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá