Bài 14. Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng A – HỌC THEO SGK
Bài 1.
Tóm tắt:
U = 220V; I = 314mA = 0,314A a) R = ? P = ?
b) t1 = 4h trong 30 ngày; A = ? (J) = ? số điện Hướng dẫn giải
a) Điện trở Rđ của bóng đèn là:
U 220
R 645
I 0,314
Công suất P của bóng đèn là:
P = U.I = 220.0,341 ≈ 75W = 0,075kW
b) Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày là:
A = P .t = 0,075.(4.30) = 9kWh 1kWh = 1 số điện
Vậy số đếm của công tơ điện tương ứng là: 9 số Bài 2.
Tóm tắt:
Đ: Udm = 6V; Pdm = 4,5W Đ nt Rb; U = 9V
a) K đóng, đèn sáng bình thường; IA = ? b) Rb = ? Pb = ?
c) t = 10 phút = 600s; Ab = ?; A = ? Hướng dẫn giải
a) Mạch điện gồm: Đ nt Rb
Số chỉ của ampe kế :
Vì đèn sáng bình thường nên: UĐ = Udm; PĐ = Pdm
Cường độ dòng điện qua đèn là: Ð Ð
Ð
I 4,5 0,75A
U 6
P
Số chỉ của ampe kế là: IA I Ib IÐ 0,75A
b) Điện trở của biến trở là:
Hiệu điện thế hai đầu biến trở là: Ub = U– UĐ = 9 – 6 = 3V Điện trở của biến trở là: b b
b
U 3
R 4
I 0,75
Công suất tiêu thụ điện năng của biến trở:
Pb = Ub.Ib = 3.0,75 = 2,25 W
c) Công của dòng điện sản ra ở biến trở trong 10 phút là:
Ab = Pb.t = 2,25.10.60 = 1350 J
Công của dòng điện sản ra ở toàn đoạn mạch là:
A = U.I.t = 0,75.9.10.60 = 4050 J Bài 3:
Tóm tắt:
Đèn: Udm1 = 220V; Pdm1 = 100W Bàn là: Udm2 = 220V; Pdm2 = 1000W
U = 220V; đèn và bàn là hoạt động bình thường a) Vẽ sơ đồ? Rtd = ?
b) A = ? (J) = ? (kWh) Hướng dẫn giải
a) Vẽ sơ đồ mạch điện (hình 14.1)
Điện trở của bóng đèn là:
2 2
dm1 1
dm1
R 220 484
U 100
P
Điện trở của bàn là:
2 2
dm2 2
dm2
R 220 48, 4
U 1000 P
Điện trở tương đương của đoạn mạch là:
1 2 td
1 2
R R 484.48, 4
R 44
R R 484 48, 4
b) Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong 1 giờ là:
A = P.t = (PĐ + PBL).t = (100 + 1000). 3600 = 3960000J = 3960000
1,1kWh
3600000
B – GIẢI BẢI TẬP
I – BÀI TẬP TRONG SBT
Câu 14.1 trang 43 VBT Vật Lí 9:
Hướng dẫn giải Đáp án đúng là: D
Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử.
Câu 14.2 trang 43 VBT Vật Lí 9:
Hướng dẫn giải Đáp án đúng là: C
Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.
Câu 14.3 trang 43 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
Đ1, Đ2: Udm1 = Udm2 = 220V; Pdm1 = Pdm2 = 100W = 0,1kW Đ’2: U’dm2 = 220V; P’dm2 = 75W
a) t1 = 4h, trong 30 ngày; A = ?
b) Đ1 nt Đ2; U = 220V; P = ? P1 = ? P2 = ?
c) Đ1 nt Đ’2; U = 220V; Các bóng đèn có hỏng không? P = ? P1 = ? P2 = ? Hướng dẫn giải
a) Điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ là: A = P.t = 0,1.(4.30) = 12kW.h = 12.3,6.106 = 4,32.107J
b) Công suất của đoạn mạch nối tiếp:
Điện trở của các bóng đèn 1 và 2 là:
2 2
dm1
1 2
dm1
U 220
R R 484
100
P
Công suất của đoạn mạch nối tiếp là
2 2
td
U 220
R 484 484 50W
P
Công suất của mỗi bóng đèn là:
Pđ1 = Pđ2 = 2
P = 25 W
c) Điện trở của bóng đèn thứ hai là:
2 2
' dm2
2
dm2
U ' 220
R 645,3
' 75
P
Điện trở tương đương của đoạn mạch R1 nt R2 là:
Rtd = R1 + R’2 = 484 + 645,3 = 1129,3 Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là:
1 2
td
U 220
I I I 0,195A
R 1129,3
Công suất của đoạn mạch là:
P = I2.Rtd = 0,1952. (484 + 645,3) = 42,9 W Công suất của đèn thứ nhất là:
P1 = I2.R1 = 0,1952.484 = 18,4 W Công suất của đèn thứ hai là:
P2 = I2.R’2 = 0,1952.645,3 = 24,5 W Câu 14.4 trang 44 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
Đ1: Udm1 = 220V; Pdm1 = 100W Đ2: Udm2 = 220V; Pdm2 = 40W a) R1 ? R2
b) Đ1 nt Đ2; U = 220V; đèn nào sáng hơn?
t = 1h; A = ?
c) Đ1 // Đ2; U = 220V; đèn nào sáng hơn?
t = 1h; A = ? Hướng dẫn giải
a) So sánh điện trở của hai đèn:
Điện trở của đèn thứ nhất là:
2 2
dm1 1
dm1
U 220
R 484
100
P
Điện trở của đèn thứ hai là:
2 2
dm2 2
dm2
U 220
R 1210
40
P
Lập tỉ lệ: 1 2 1
2
R 1210
2,5 R 2,5R
R 484
Vậy đèn 1 có điện trở nhỏ hơn đèn 2 là 2,5 lần.
b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn loại 40W sẽ sáng hơn vì lúc này cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là như nhau, mà đèn loại 40W có điện trở R2 lớn hơn nên có công suất lớn hơn. (P = I2.R)
Cường độ dòng điện:
12 1 2
U U 220
I 0,13A
R R R 484 1210
Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ:
A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286 kW.h
c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220V thì đèn 1 sáng hơn vì đèn 1 có công suất lớn hơn.
Điện năng mà mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:
A = (P1 + P2).t = (100 + 40).3600 = 504000 J = 0,14 kWh.
Câu 14.5 trang 44 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
Bàn là: Udm1 = 110V; Pdm1 = 550W Đèn: Udm2 = 110V; Pdm2 = 40W a) R1 = ?; R2 = ?
b) U = 220V; có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn không? Vì sao?
c) Đèn mắc nối tiếp bàn là; Umax = ? để đèn và bàn là không bị hỏng?
Hướng dẫn giải
a) Điện trở của bàn là khi hoạt động bình thường là:
2 2
dm1 1
dm1
U 110
R 22
550 P
Điện trở của bóng đèn dây tóc khi hoạt động bình thường là:
2 2
dm2 2
dm2
U 110
R 302,5
40
P
b) Không thể mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, vì:
Điện trở tương đương của mạch là:
R12 = R1 + R2 = 22 + 302,5 = 324,5 Ω
Suy ra dòng điện chạy qua chúng có cường độ là:
1 2
12
U 220
I I I 0,678A
R 324,5
Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là:
U1 = I1.R1 = 0,678.22 = 14,9V Hiệu điện thế đặt vào đèn là:
U2 = I2.R2 = 0,678.302,5 = 205,1V
Ta thấy U2 > Udm2 nên đèn sẽ hỏng do vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V.
c) Hiệu điện thế lớn nhất có thể mắc nối tiếp đèn và bàn là:
Ta có cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là:
dm1 dm1
dm1 dm2 dm2
dm2
I 550 5A
U 110
I 40 0,364A
U 110
P
P
Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này thì dòng điện chạy qua chúng có cùng cường độ và chỉ có thể lớn nhất là Imax = Idm2 = 0,364 A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sẽ hỏng.
Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là:
Umax = Imax.(R1 + R2) = 118V Công suất của bàn là khi đó:
P1 = R1.I2 = 22.0,3642 = 2,91W Công suất của đèn khi đó:
P2 = R2.I2 = 302,5.0,3642 = 40W
Câu 14.6 trang 45 VBT Vật Lí 9:
Tóm tắt:
Udm = 12V; Pdm = 15W
a) Quạt hoạt động bình thường, U = ? I = ?
b) t = 1h = 3600s; quạt hoạt động bình thường; A = ? c) H = 85% = 0,85; R = ?
Hướng dẫn giải
a) Muốn quạt chạy bình thường thì phải mắc quạt vào hiệu điện thế định mức U
= Udm = 12V
Điện trở của quạt là:
2 2
dm dm
U 12
R 9,6
15
P
Cường độ dòng điện chạy qua quạt khi đó: U 12
I 1, 25A
R 9,6
b) Điện năng quạt tiêu thụ trong 1 giờ:
Quạt hoạt động bình thường thì P = Pdm = 15W Điện năng quạt tiêu thụ trong 1 giờ là:
A = P.t = 15.3600 = 54000J = 0,015kW.h
c) Khi quạt chạy, điện năng được biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.
Điện trở của quạt:
nhiet tp
2 2 2
1 H 15. 1 0,85
R 1, 44
I I 1, 25
P P
II - BÀI TẬP BỔ SUNG
Câu 14a trang 45 VBT Vật Lí 9: Một bàn là có ghi 550W - 110V được mắc nối tiếp với một bóng đèn có ghi 60W-110V vào mạch điện có hiệu điện thế 220V.
a) Tính điện trở của bàn là và bóng đèn khi nó hoạt động bình thường?
b) Coi điện trở của bóng đèn và bàn là là không đổi, tính cường độ dòng diện đi qua mạch.
c) Tính công suất thực tế của bàn là và bóng đèn khi đó.
Tóm tắt:
Bóng đèn: Udm1 = 110V; Pdm1 = 60W Bàn là: Udm2 = 110V; Pdm2 = 550W U = 220V
a) RĐ, Rbl
b) I = ? c) PĐ, Pbl = ? Hướng dẫn giải
a) Điện trở của dây tóc bóng đèn và bàn là khi nó hoạt động bình thường lần lượt là:
2 2
dm1 Ð
dm1
2 2
dm2 bl
dm2
U 110 605
R 60 3
U 110
R 22
550
P
P
b) Bàn là và đèn mắc nối tiếp thì điện trở tương đương của mạch:
td Ð bl
605 671
R R R 22
3 3
Khi đó cường độ dòng điện đi qua mạch là:
td
U 220 60
I A
R 671 61
3
c) Công suất thực tế của bàn là và bóng đèn khi đó lần lượt là:
Pbl = I2. Rbl = 60 2
61 .22
= 21,3W PĐ = I2.RĐ =
60 2 605 61 . 3
= 195,1W
(Vì đèn và bàn là mắc nối tiếp nên IĐ = Ibl = I)
Câu 14b trang 45 VBT Vật Lí 9: Hai bóng đèn có công suất định mức là 40W và 60W, có hiệu điện thế định mức như nhau và được mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức. Tính công suất của các bóng đèn khi đó?
Tóm tắt:
Pdm1 = 40 W; Pdm2 = 60W; U = Udm1 = Udm2; P1 = ? P2 = ?
Hướng dẫn giải
Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ1 và Đ2 lần lượt là:
2 2
dm1 1
dm1
2 2
dm2 2
dm2
U U
R 40
U U
R 60
P
P
Hai đèn Đ1 nối tiếp với Đ2 thì điện trở tương đương của mạch:
2 2 2
td 1 2
U U U
R R R
40 60 24
Khi đó cường độ dòng điện đi qua mạch là: 2
td
U U 24
I A
U
R U
24
Vì các đèn mắc nối tiếp nên I1 = I2 = I
Công suất của các bóng đèn khi đó lần lượt là:
2 2
2
1 1 1
2 2
2
2 2 2
24 U
I R . 14, 4W
U 40 24 U
I R . 9,6W
U 60
P
P
