Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 10 Năng lượng của dòng điện và công suất điện

MỞ ĐẦU 

Trên các thiết bị điện thường ghi các thông số kĩ thuật. Ví dụ, quạt điện có các thông số như hình 10.1. Khi các thiết bị điện hoạt dộng, năng lượng của dòng điện chuyển hóa thành các dạng năng lượng nào và sự chuyển hóa đó có liên quan như thế nào với số oát của các thiết bị điện?

Bài làm chi tiết:

• Khi các thiết bị điện hoạt dộng, năng lượng của dòng điện chuyển hóa thành các dạng năng lượng như cơ năng, quang năng, nhiệt năng.
• Công suất điện của một thiết bị điện cho biết tốc độ tiêu thụ điện năng của thiết bị đó. 
• Công suất điện được đo bằng đơn vị oát (W). 
• Số oát ghi trên thiết bị điện cho biết công suất định mức của thiết bị đó, nghĩa là công suất điện của thiết bị khi nó hoạt động bình thường. 
• Công suất điện càng lớn, tốc độ tiêu thụ điện năng càng nhanh.

I. NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG ĐIỆN

Câu 1: Nêu thêm một số ví dụ chứng tỏ dòng điện có năng lượng. Với mỗi ví dụ, cho biết năng lượng của dòng điện đã biến đổi thành dạng năng lượng nào

Bài làm chi tiết:

• Bóng đèn: Khi dòng điện chạy qua bóng đèn, năng lượng điện được chuyển đổi thành quang năng (ánh sáng) và nhiệt năng (tỏa ra từ dây tóc 
• Quạt điện: Khi dòng điện chạy qua quạt điện, năng lượng điện được chuyển đổi thành cơ năng (làm quay cánh quạt) và nhiệt năng (tỏa ra từ động cơ). 
• Bàn là: Khi dòng điện chạy qua bàn là, năng lượng điện được chuyển đổi thành nhiệt năng (làm nóng mặt bàn ủi).

Câu 2: Cho mạch điện gồm một điện trở R mắc với 2 đầu nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U. Tính năng lượng điện điện trở tiêu thụ trong thời gian t.

Bài làm chi tiết:

Năng lượng điện điện trở tiêu thụ trong thời gian t: W= UIt = RU²t

II. CÔNG SUẤT ĐIỆN

Câu 1: Xét trường hợp đoạn mạch có điện trở R, hãy chứng tỏ rắng công suất điện của đoạn mạch đó có thể được tính theo công thức:P = I² R= U²/R

Bài làm chi tiết:

P = UI => P =  I² R= U²/R

Câu 2: Trên một bóng đèn có ghi 12 V - 3 W. Để bóng đèn sáng bình thường thì cần đặt vào hai đầu bóng đèn một hiệu điện thể bằng bao nhiêu? Khi đó, trong một giây, bóng đèn tiêu thụ một năng lượng điện là bao nhiêu? 

Bài làm chi tiết:

• Để bóng đèn sáng bình thường thì cần đặt vào hai đầu bóng đèn một hiệu điện thể bằng 12V
• Công suất điện: P = 3W => Trong một giây, bóng đèn tiêu thụ một năng lượng điện là: W = Pt = 3 x 1 = 3(J)

Câu 3: 

a) Hãy trả lời câu hỏi ở phần mở đầu. 

b) Nếu chiếc quạt ở hình 10.1 được cấp nguồn điện 5 V thì trong 30 phút, chiếc quạt đó sẽ tiêu thụ năng lượng điện bao nhiêu jun?

Bài làm chi tiết:

b) W = UIt = Pt = 4 x 30 x 60 = 7200 (J)

Vận dụng: Một hãng xe điện thử nghiệm hai loại xe đạp điện có công suất định mức khác nhau. Họ cho hai xe chạy trên cùng một quảng đường với công suất định mức. Nêu những dụng cụ em cần dùng và cách làm để biết xe nào tiêu thụ năng lượng điện nhiều hơn khi đi hết quảng đường thử nghiệm.

Bài làm chi tiết: 

Dụng cụ cần thiết: 

+ Hai đồng hồ đo điện năng: Dùng để đo lượng điện năng tiêu thụ của từng xe trong suốt quãng đường thử nghiệm. 

+ Bộ sạc pin: Dùng để sạc đầy pin cho xe trước khi bắt đầu thử nghiệm. Đoạn đường thử nghiệm: Cần chọn một đoạn đường bằng phẳng, không có dốc để đảm bảo kết quả thử nghiệm chính xác. 

+ Bút và giấy: Dùng để ghi chép lại số liệu đo được. 

Cách thực hiện: 

+ Đảm bảo pin của hai xe được sạc đầy. 

+ Lắp đặt đồng hồ đo điện năng vào từng xe. Chạy hai xe cùng lúc trên đoạn đường thử nghiệm với cùng một công suất định mức. 

+ Ghi chép lại số liệu đo được trên đồng hồ đo điện năng sau khi hai xe hoàn thành quãng đường thử nghiệm. 

+ So sánh số liệu đo được của hai xe để xác định xe nào tiêu thụ năng lượng điện nhiều hơn.