Công thức tính công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch

ĐIỆN NĂNG - CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN

I - ĐIỆN NĂNG

1. Khái niệm điện năng

- Dòng điện có mang năng lượng vì nó có thể thực hiện công, cũng như có thể làm thay đổi nhiệt năng của một vật. Năng lượng 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: Cơ năng, quang năng, nhiệt năng, năng lượng từ, hóa năng…

Ví dụ:

- Bóng đèn dây tóc: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.

- Đèn LED: điện năng biến đổi thành quang năng và nhiệt năng.

- Nồi cơn điện, bàn là: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.

- Quạt điện, máy bơm nước: điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.

3. Hiệu suất sử dụng điện

- Tỷ 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.

Công thức: \[H = \frac{{{A_1}}}{A}.100\% \]

Trong đó:

+ \[{A_1}\]: năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng

+ \[A\]: điện năng tiêu thụ

Năng lượng toàn phần = Năng lượng có ích + Năng lượng vô ích [hao phí]

II - CÔNG DÒNG ĐIỆN [ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ]

Công dòng điện

- Công dòng điện sinh ra trong một đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác tại đoạn mạch đó.

- Công thức: \[A = Pt = UIt\]

Trong đó:

+ \[A\]: công doàng điện [J]

+ \[P\]: công suất điện [W]

+ \[t\]: thời gian [s]

+ \[U\]: hiệu điện thế [V]

+ \[I\]: cường độ dòng điện [A]

- Đơn vị của công: J [Jun] hay kWh [ kilooát giờ]

- Ngoài ra còn được tính bởi công thức: \[A = {I^2}Rt\] hoặc \[A = \frac{{{U^2}}}{R}t\]

Đo điện năng tiêu thụ

- Lượng điện năng được sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm trên công tơ điện cho biết lượng điện năng sử dụng là 1kilôoat giờ [kW.h]

\[\begin{array}{l}1{\rm{ }}kW.h = 3600kJ = 3600000J\\1J = \frac{1}{{3600000}}k{\rm{W}}h\end{array}\]

Những câu hỏi liên quan

Một đoạn mạch có điện trở R được mắc vào hiệu điện thế U thì qua nó có cường độ I và công suất điện của nó là P. Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong khoảng thời gian t được tính theo công thức nào dưới đây.

A. A = P . t / R

B. A =  R . I . t

C. A = P 2 / R

D. A = U . I . t

Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính công suất tiêu thụ điện năng P của đoạn mạch được mắc vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qua đó có cường độ I và điện trở nó là R?

A. P = U I

B. P = U / I

C. P = U 2 / R

D. P = I 2 R

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.

Công suất điện của một đoạn mạch có ý nghĩa gì ?

A. Là năng lượng của dòng điện chạy qua đoạn mạch đó

B. Là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian

C. Là mức độ mạnh yếu của dòng điện chạy qua đoạn mạch đó

D. Là các loại tác dụng mà dòng điện gây ra ở đoạn mạch

Câu hỏi: công của dòng điện có đơn vị là gì?

A.J/m

B.kWh

C.W

D.kVA

Lời giải:

Đáp án: BCông của dòng điện có đơn vị làkWh

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn về điện năng và công suất nhé!

1. Điện năng là gì?

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 gọi là điện năng.

Ví dụ:

+ 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:

Trong đó:

Ai: là năng lượng có ích

Ahp: là năng lượng hao phí

Atp: là năng lượng toàn phần được huyển hóa từ điện năng

2. Công của dòng điện

Công của dòng điệnlà lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.

Công của dòng điện được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

- Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm của công tơ điện cho biết lượng điện năng đã được sử dụng là 1 kilôoat giờ:1kW.h=3600000J=3600kJ1kW.h=3600000J=3600kJ.

3. Công thức tính công của dòng điện

Xét đoạn mạch như hình vẽ:

Hình 1: Đoạn mạchAB

Khi đặt một hiệu điện thế U vào đoạn mạch AB, các điện tích tự do có trong mạch sẽ chịu tác dụng của lực điện. Sự chuyển dời có hướng của các điện tích này tạo thành dòng điện trong đoạn mạch và khi đó lực điện thực hiện công. Nếu cường độ dòng điện là I thì sau một thời gian t sẽ có điện lượng [q=It] di chuyển trong đoạn mạch và khi đó lực điện thực hiện một công là:

[A=Uq=UIt]

Trong đó:

A là công của dòng điện [J]

U hiệu điện thế giữa hai đầu dòng điện [V]

I là cường độ dòng điện [A]

t là thời giân điện lượng di chuyển trong đoạn mạch [s]

q: điện lượng di chuyển trong đoạn mạch [C ]

công của dòng điện có đơn vị là : kWh[ki lô oát,1KWh = 3,6.106J]

Công thức tính Công suất

P= U.I

P: Công suất [W]

U: HĐT [V]

I: CĐDĐ [A]

1W = 1V.A

*Công thức tính công của dòng điện:

A = P. t = U.I.t

1KWh = 3,6.106J

* Đo công của dòng điện:

_ Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện

_ Mỗi số đếm của công tơ điện cho ta biết lượng điện năng được sử dụng là 1KWh

Phân biệt các đơn vị chỉ công suất:

• kVA:

k là viết tắt của kilo

V là viết tắt của từ Volt

A là viết tắt của Ampere

Trong một mạng điện xoay chiều thì công suất biểu kiến S là vecto tổng của công suất thực P và công suất phản kháng Q.

Volt-Ampere được viết tắt là VA là đơn vị đo công suất của dòng điện. Đơn vị này được tính bằng tích hiệu điện thế tính theo Volt với cường độ dòng điện tính theo Ampere.

Trong mạch điện 1 chiều, VA tương đương với Watt. Tuy nhiên trong dòng điện xoay chiều, VA thường được dùng để tính công suất biểu kiến còn Watt được dùng để tính công suất thực.

Trên một mạch điện xoay chiều, công suất biểu kiến thường có độ lớn hơn so với công suất thực.

• kW:

K là viết tắt của kilo

W là viết tắt của Watt đơn vị đo công suất P trong hệ đo lường quốc tế. Đơn vị này được lấy theo tên của nhà khoa học James Watt

Công suất cho biết sự thay đổi năng lượng ΔE trong một khoảng thời gian Δt.

08:10:3110/10/2019

Trong bài này chúng ta cùng tìm hiểu về quá trình thực hiện công khi có dòng điện chạy qua, về mối liên hệ giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín, công thức, cách tính công suất tỏa nhiệt theo định luật Jun-Len-xơ và vận dụng giải bài tập.

I. Điện năng tiêu thụ và công suất điện

1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch

- Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

 A = Uq = UIt

- Trong đó:

 A: Công của lực điện [J]

 U: Hiệu điện thế đoạn mạch [V]

 I: Cường độ dòng điện của mạch [A]

 t: Thời gian [s]

 q: Lượng điện tích di chuyển qua mạch trong thời gian t [C].

2. Công suất điện

- Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.

- Công suất điện bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

  

II. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

1. Định luật Jun-Len-xơ

- Phát biểu định luạt Jun-Len-xơ: Nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường  độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.

- Công thức của định luật Jun-Len-xơ: Q = RI2t

- Trong đó:

 Q: Nhiệt lượng [J]

 R: Điện trở [Ω]

 I: Cường độ dòng điện [A]

 t: Thời gian dòng điện chạy qua [s]

2. 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 đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.

 

- Trong đó:

 P: Công suất [W]

 Q: Nhiệt lượng [J]

 R: Điện trở [Ω]

 I: Cường độ dòng điện [A]

 t: Thời gian dòng điện chạy qua [s]

III. Công và công suất của nguồn  điện

1. 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.

 Ang = E.q = E.It

- Trong đó:

 E: Suất điện động của nguồn [V]

 q: Điện lượng chuyển qua nguồn [C]

 I: Cường độ dòng chạy qua nguồn [A]

 t: Thời gian dòng điện chạy qua nguồn [s]

2. Công suất của nguồn điện

- Công suất Png của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.

 

- Công suất của nguồn đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian.

IV. Bài tập vận dụng tính Điện năng tiêu tụ, Công và Công suất của nguộn, Định luật Jen-Len-xơ.

* Bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 11: Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính điện năng tiêu thụ và công suất điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.

° Lời giải bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 11:

- Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực điện trường thực hiện.

- Công thức điện năng tiêu thụ của đoạn mạch :

- Công thức tính công suất điện của đoạn mạch:

* Bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 11: Hãy nêu tên một dụng cụ hay một thiết bị điện cho mỗi trường hợp dưới đây:

a] Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng

b] Khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.

c] Khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.

d] Khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng.

° Lời giải bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 11:

a] Bóng đèn dây tóc

b] Bàn là [bản ủi], bếp điện

c] Quạt điện

d] Ắc quy [bình điện]

* Bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công suất tỏa nhiệt của mỗi đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

° Lời giải bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 11:

- Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong khoảng thời gian 1 giây: P = R.I2

* Bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trưng mạch điện kín? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.

° Lời giải bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 11:

- Điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín băng công của lực lạ bên trong nguồn điện.

- Công của nguồn điện: Ang = E.I.t [trong đó E là suất điện động của nguồn điện]

- Công suất của nguồn điện: 

* Bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 11: Chọn câu đúng: Điện năng tiêu thụ được đo bằng

 A. Vôn kế

 B. Công tơ điện

 C. Ampe kế 

 D. Tĩnh điện kế

° Lời giải bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 11:

¤ Chọn đáp án: B. Công tơ điện

- Điện năng tiêu thụ được đo bằng công tơ điện

* Bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?

 A. Jun [J]

 B. Oát [W]

 C. Niutơn [N]

 D. Culông [C]

° Lời giải bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 11:

¤ Chọn đáp án: B. Oát [W].

* Bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 11: Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6V.

° Lời giải bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 11:

- Theo bài ra, ta có: I = 1[A]; U = 6[V]; t = 1[h] = 3600[s].

- Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch: A=U.It = 6.1.3600=21600[J]

- Công suất điện của đoạn mạch:

* Bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11: Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220V-1000W.

a] Cho biết ý nghĩa các số ghi trên đó.

b] Sử ấm điện với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25oC. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm nước là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/[kg.K].

° Lời giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11:

a] Ý nghĩa của các số ghi trên ấm điện:220V - 1000W

- Chỉ số 220V là hiệu điện thế định mức đặt vào hai đầu ấm điện để ấm hoạt động bình thường.

- Chỉ số 1000W là công suất tiêu thụ định mức của ấm điện khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế 220V.

b] Nhiệt lượng cần thiết để làm sôi 2 lít từ nhiệt độ 250C nước là: Q = mc.Δt

- Theo bài ra, ta có: 

 Khối lượng của 2 lít nước: m = 2kg.

 Nhiệt dung riêng của nước: c = 4190 J/[kg.K]

 Độ tăng nhiệt độ [ở bài này là nước]: Δt = 100 - 25.

⇒ Nhiệt lượng cần cung cấp là:

 Q = mc.Δt = 2.4190.[100 - 25] = 628500[J].

- Theo bài ra, hiệu suất ấm là 90% nên lượng điện năng thực tế mà ấm tiêu thụ là:

 

- Ta lại có: 

* Bài 9 trang 49 SGK Vật Lý 11: Một nguồn điện có suất điện động 12V. Khi mắc nguồn điện này 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.

° Lời giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11:

- Theo bài ra, ta có: E = 12V, I = 0,8A, t = 15 phút = 15.60 = 900 [s].

- Công của nguồn điện sinh ra trong 15 phút: Ang = E.I.t = 12.0,8.900 = 8640[J].

- Công suất của nguồn điện khi này: Png = E.I = 12.0,8 = 9,6[W]

- Kết luận: Ang = 8640[J];  Png = 9,6[W].

Hy vọng với bài viết về về quá trình thực hiện công khi có dòng điện chạy qua, về mối liên hệ giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín, công thức, cách tính công suất tỏa nhiệt theo định luật Jun-Len-xơ và vận dụng giải bài tập ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt..

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Mục lục SGK Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục SGK Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập