Điện năng là kiến thức vật lý của lớp 9 nhưng lại được sử dụng rất nhiều trong kiến thức của cấp 3 lên các bạn cần nhớ được điện năng là gì? Công của dòng điện là gì? Công thức tính công của dòng điện?,…Tất cả sẽ được chúng tôi chia sẻ lý thuyết và các dạng bài tập chi tiết trong bài viết dưới đây
Điện năng là gì?
Điện năng là năng lượng của dòng điện. Bởi dòng điện có năng lượng có thể thực hiện công và cung cấp nhiệt lượng. Đơn vị đo của điện năng là W hoặc kW.
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 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 = Ai/Atp = Ai/(Ai + Ahp)
Trong đó:
- Ai là năng lượng có ích
- Ahp là năng lượng hao phí vô ích
- Atp là năng lượng toàn phần được chuyển hóa từ điện năng
Công thức tính công của dòng điện
Công của dòng điện sản ra ở một đoạn mạch là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Với công thức: A = P.t = U.I.t
Trong đó:
- A là công của dòng điện (J)
- 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)
Công của dòng điện đo bằng Jun (J). Tuy nhiên 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
Tham khảo thêm:
- Công suất là gì? Công thức tính công suất chính xác 100%
- Hiệu điện thế là gì? Công thức tính hiệu điện thế chuẩn 100 %
- Cường độ dòng điện là gì? Công thức tính cường độ dòng điện từ A – Z
Đo công của dòng điện
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.
Bài tập tính công của dòng điện, điện năng có lơi giải
Ví dụ 1: Một bóng đèn điện có ghi 220V – 100W được mắc vào hiệu điện thế 220V. 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?
Lời giải:
Điện năng tiêu thụ của bóng đèn này trong 30 ngày là:
A = P.t.30 = 100.4.30 = 12000k.h = 2kW.h
Ví dụ 2: Một nồi cơm điện có số ghi trên vỏ là 220V – 400W được sử dụng với hiệu điện thế 220V, trung bình mỗi ngày trong thời gian 2 giờ. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung của nồi.
Lời giải
Điện trở của dây nung của nồi
P= U2/R ⇒ R = U2/P = 2202 : 400 = 121 Ω
Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là
P = U.I ⇒ I =P/U = 400 : 220 = 1,82 A
Ví dụ 3: Trên một bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W và trên một bóng đèn khác có ghi 220V – 40W
a) So sánh điện trở hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường
b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ. Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường
c) Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà đèn này sử dụng trong 1 giờ.
Lời giải:
a) Điện trở của đèn thứ nhất là: R1 = U2 / P1 = 2202 : 100 = 484 Ω
Điện trở của đèn thứ hai là: R2 = U2 / P2 = 2202 : 40 = 1210 Ω
Lập tỉ lệ: R2/R1 = 1210 : 484 = 2,5 ⇒ R2= 2,5R1.
b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 44W) sẽ sáng hơn.
Đèn loại 40 W có điện trở R2 lớn hơn nên có công suất P2 = I2R2 lớn hơn (P2 = 20,4 W; P1 = 8,2 W).
Cường độ dòng điện định mức của đèn 1 là:
I1đm = P1đm/U1đm = 100 : 220 ≈ 0,45A
Cường độ dòng điện định mức của đèn 2 là:
I2đm = P2đm/U2đm = 40 : 220 ≈ 0,18A
Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:
I = U / (R1 + R2 ) = 220 : (484 + 1210) = 0,13A.
Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A.
Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1.
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là:
A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h
c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V thì đèn 1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn.
Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:
A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.
Ví dụ 4: 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.
Lời giải:
Ví dụ 5: Một bếp điên hoạt động liên tục 2h ở 220V. Số chỉ của công tơ tăng thêm 1,5 số. Tính I?
Lời giải:
Số chỉ của công tơ tăng thêm 1,5 số nên
A = 1,5kW.h
Từ A = U.I.t ⇒ I = A/(U.t) = 1,5 : (220/100 x 2) = 3,41 A
Hy vọng với những kiến thức phía trên mà chúng tôi vừa chia sẻ có thể giúp các bạn nhớ được điện năng là gì và công thức tính công của dòng điện để áp dụng vào làm bài tập nhé