Giải bài tập SGK Vật lý 9 Bài Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng

Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 341mA.

a. Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó.

b. Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần áp dụng

• Hệ thức của định luật Ôm: I = U/R ⇒ Rđ
• Công suất: P = UI 
• Lượng điện năng sử dụng: A = Pt

Hướng dẫn giải

a) Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó.

Ta có: U = 220V; I = 341mA= 341.10^-3 A = 0,341A 

Điện trở của bóng đèn là: R = U/I = 220/341.10^-3 = 645 Ω

Công suất của bóng đèn khi đó là  P = UI = 220. 0,341 = 75W.

b) Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.

Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày, mỗi ngày 4 giờ là:

A = Pt = 75.30.4.3600 = 32400000 J

(Tức là: 4h= 4.3600s, tiêu thụ trong 30 ngày nên t= 30.4.3600s)

Mỗi số đếm của công tơ điện là 1 kWh, nên muốn tìm số đếm tương ứng của công tơ điện ta phải tính điện năng theo đơn vị kWh.

Khi đó A = Pt = 75.30.4 = 9000Wh = 9kWh.

Vậy số đếm tương ứng của công tơ điện là 9 số.

Vậy, 

a) Điện trở của bóng đèn là: R = 645 Ω.

Công suất của bóng đèn khi đó là  P = 75W.

b) Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày, mỗi ngày 4 giờ là: A= 32400000 J.

Số đếm tương ứng của công tơ điện là 9 số.

Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V - 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V như hình 14.1. Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.

a. Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.

b. Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.

c. Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần áp dụng

• Hệ thức của định luật Ôm: I = U/R
• Công suất: P = UI
• Công của dòng điện: A = Pt

Hướng dẫn giải

a) Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.

Khi đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường, có nghĩa là cường độ dòng điện qua bóng đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức, và đó cũng là chỉ số của ampe kế.

⇒ I_đm = P_dm/U_dm= 4,5/6 = 0,75 A.

b)  Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.

Đèn sáng bình thường có nghĩa là hiệu điện thế trên hai đầu bóng đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức, do đó hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở được tính là U_bt = U – U_đ = 9 – 6 = 3 V.

Điện trở của biến trở khi ấy là R_bt = U_bt/I_bt = 3/075 = 4 Ω.

Công suất tiêu thụ của biến trở là P_bt = U_bt.I_bt= 3.0,75 = 2,25 W.

c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.

Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là:

A_bt = P_btt = 2,25.10.60 = 1350 J.

Công của dòng diện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là:

 A_đm = P_mt = U_mI_mt = 9.0,75.10.60 = 4050 J.

b)  Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.

Đèn sáng bình thường có nghĩa là hiệu điện thế trên hai đầu bóng đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức, do đó hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở được tính là U_bt = U – U_đ = 9 – 6 = 3 V.

Điện trở của biến trở khi ấy là R_bt =U_bt/I_bt = 3/0,75 = 4 Ω.

Công suất tiêu thụ của biến trở là P_bt = U_bt.I_bt= 3.0,75 = 2,25 W.

c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.

Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là:

A_bt = P_btt = 2,25.10.60 = 1350 J.

Công của dòng diện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là:

 A_đm = P_mt = U_mI_mt = 9.0,75.10.60 = 4050 J.

a) Số chỉ của ampe kế là: I_đm = 0,75 A.

b)  Điện trở của biến trở khi ấy là R_bt = 4 Ω.

Công suất tiêu thụ của biến trở là P_bt = 2,25 W.

c) Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là: A_bt = 1350 J.

Công của dòng diện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là: A_đm = 4050 J.

Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W và một bàn là có ghi 220V - 1000W cùng được mắc vào ổ lấy điện 220V ở gia đình để cả hai cùng hoạt động bình thường.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này.

b. Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilooat giờ.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần áp dụng

Hướng dẫn giải

a) Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này.

Để đèn và bàn là cùng hoạt động bình thường khi mắc vào hiệu điện thế 220V thì chúng phải được mắc song song với nhau. Sơ đồ mạch điện như hình 14.2.

Điện trở của bóng đèn là R_đ = U_d²/P_d= 220²/100 = 484 Ω.

Điện trở của bàn là là R_bl = U_bl²/P_bl = 220²/1000 = 48,4 Ω.

Điện trở tương đương của mạch khi đèn và bàn là mắc song song nhau là:

R_tm = R_dR_bl/(R_d + R_bl) 

= (484.48,4)/(484 + 48,4) 23425,6/532,4 = 44 Ω.

b) Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilooat giờ.

Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun là:

A = UIt = U²/R_tm 

t = 220²/44.1.3600 = 174240000/44 = 3960000 J.

Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị kilooat giờ là:

A = UIt = U²/R_tm  

t = 220²/44.1 = 48400/44 = 1100 W.h = 1,1 kW.h.

a) Sơ đồ mạch điện:

Điện trở tương đương của mạch khi đèn và bàn là mắc song song nhau là: R_tm = 44 Ω.

b) Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun là: A = 3960000 J.

Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị kilooat giờ là: A = 1,1 kWh.