Bài 19. Năng lượng điện. Công suất điện trang 113, 114, 115, 116 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Khi hoạt động, các thiết bị tiêu thụ điện biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác. Chẳng hạn, bóng đèn (Hình 19.1a) biến đổi một phần điện năng thành quang năng, quạt máy (Hình 19.1b) biến đổi một phần điện năng thành cơ năng, bàn là (Hình 19.1c) biến đổi điện năng thành nhiệt năng,...
Năng lượng điện mà các thiết bị tiêu thụ phụ thuộc vào các yếu tố nào?

Lời giải chi tiết:

Năng lượng điện mà các thiết bị tiêu thụ phụ thuộc vào các yếu tố là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và với thời gian dòng điện chạy qua.

CH

Dùng các dây dẫn (có điện trở không đáng kể) nối hai đầu một điện trở với hai cực của một nguồn điện thành mạch kín. Khi này, dòng điện có sinh công trên các đoạn dây nối không? Vì sao?

Lời giải chi tiết:

Khi này, dòng điện không sinh công trên các đoạn dây nối vì lúc này dây nối chỉ đóng vai trò dẫn điện tới điện trở mà không chuyển hóa dòng điện thành các năng lượng khác nhau.

CH

Xét hai điện trở R₁ và R₂ (R₂>R₁) được ghép song song thành bộ và nối vào hai cực của một nguồn điện. Hãy cho biết công suất tiêu thụ điện của điện trở nào lớn hơn. Giải thích.

Lời giải chi tiết:

Khi ghép điện trở song song có: U=U₁=U₂

Công suất tiêu thụ điện của điện trở R₁ là: \({\wp _1} = \frac{{{U^2}}}{{{R_1}}}\)

Công suất tiêu thụ điện của điện trở R₂ là: \({\wp _2} = \frac{{{U^2}}}{{{R_2}}}\)

Mà R₁<R₂⇒\({\wp _1}\) >\({\wp _2}\)

LT

Đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một điện trở 8Ω.

a) Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở.
b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở sau 1 phút.

Lời giải chi tiết:

a) Công suất tỏa nhiệt trên điện trở là: \(\wp  = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{{{{12}^2}}}{8} = 18\Omega \)

b) Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở sau 1 phút là: Q=P.t=18.60=1080J.

CH

Khi nguồn điện được nối với mạch ngoài và phát ra dòng điện, nhiệt độ của nguồn điện có tăng lên không? Năng lượng của nguồn điện có thể được biến đổi thành những dạng năng lượng nào?

Lời giải chi tiết:

Khi nguồn điện được nối với mạch ngoài và phát ra dòng điện, nhiệt độ của nguồn điện co tăng lên vì khi đó có thêm mạch ngoài chuyển hóa điện năng thành nhiệt năng và tỏa ra ngoài nữa.

Một phần năng lượng của nguồn điện phát ra dòng điện cung cấp cho mạch ngoài, phần còn lại chuyển thành nhiệt lượng tỏa ra bên trong nguồn.

LT

Một nguồn điện có suất điện động 11,5 V và điện trở trong 0,8 Ω được nối với mạch ngoài gồm các điện trở tạo thành một mạch kín. Nguồn phát dòng điện có cường độ 1 A. Tính công suất điện mà nguồn cung cấp cho mạch ngoài.

Lời giải chi tiết:

Công suất điện mà nguồn cung cấp cho mạch ngoài là: P=ξI−rI²=11,5.1−0,8.1²=10,7W

VD

Một pin hay ắc quy khi lưu hành trên thị trường sẽ có thêm thông số cho biết về khả năng cung cấp điện của nó cho các thiết bị khác, đơn vị Ah (ampe giờ). Ví dụ: Một ắc quy có thông số 10 Ah có nghĩa nó có khả năng cung cấp dòng điện 1 A trong 10 giờ hoặc cung cấp dòng điện 5 A trong 2 giờ, hoặc cung cấp dòng điện 10 A trong 1 giờ,... Hiện nay, pin sạc dự phòng (Hình 19.2) đang được sử dụng phổ biến để nạp điện cho các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính bảng. Xét một pin sạc dự phòng có thông số 15 000 mAh đã tích đầy điện, khi được kết nối với một thiết bị di động sẽ hoạt động ở công suất 10 W và hiệu điện thế giữa hai cực của pin bằng 5 V. Tính điện lượng còn lại trong pin sạc dự phòng khi sử dụng nó để sạc thiết bị trên trong 30 phút.

Lời giải chi tiết:

Pin sạc dự phòng có thông số 15000 mAh nên pin có thể cung cấp dòng điện 15 A trong 1 giờ

Điện lượng của pin sạc dự phòng khi hiệu điện thế giữa hai cực của pin bằng 5 V là: A₀=UIt=5.15.60.60=270000(J)

Điện lượng mất đi khi sạc 30 phút là: A=Pt=10.30.60=18000(J)

Điện lượng còn lại trong pin sạc dự phòng là: 252000 (J)

Bài 1

Mắc hai cực của một nguồn điện không đổi có suất điện động 6,0V và điện trở trong 0,5 Ω vào hai đầu một điện trở R = 3,5 Ω để tạo thành mạch kín. Bỏ qua điện trở các dây nối. Tính nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong 1 phút.

Lời giải chi tiết:

Cường độ dòng điện của mạch là: \(I = \frac{\xi }{{R + r}} = \frac{6}{{3,5 + 0,5}} = 1,5A\)

Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong 1 phút là: A=ξIt−rI²t=6.1,5.60−0,5.1,5².60=472,5J

Bài 2

Mắc hai cực của một nguồn điện không đổi vào hai đầu biến trở R. Điều chỉnh R người ta thu được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng điện chạy qua biến trở vào giá trị biến trở (Hình 19.1P). Xác định suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.

Lời giải chi tiết:

Ta có: \(I = \frac{\xi }{{R + r}}\)

với R=2Ω thì I=2,5A⇒2,5=\(\frac{\xi }{{2 + r}}\)

với R=8Ω thì I=1A⇒1=\(\frac{\xi }{{8 + r}}\)

⇒ξ=10V,r=2Ω