Giải vật lí 11 bài 8: Điện năng – Công suất điện

Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 8: Điện năng – Công suất điện - sách giáo khoa vật lí 11. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 11 bài 8: Điện năng – Công suất điện nhé.

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Khái niệm cơ bản

1. Điện năng

Công của lực điện khi thực hiện công để tạo thành dòng điện trong mạch: A = U.q = U.I.t

Trong đó: U: hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (V).

q: Điện lượng chuyển qua tiết điện thẳng của dây dẫn trong thời gian t (C).

I: Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch (A).

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

2. Công suất điện (P)

Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

$P = \frac{A}{t} = U.I.$. (W)

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

1. Định luật Jun – Len-xơ

Nhiệt lượng tỏa ra trên 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.

$Q = R.I^{2}.t$.

2. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn:

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 một đơn vị thời gian.

$P = \frac{Q}{t} = R.I^{2}$.

III. Công – công suất của nguồn

1. Công của nguồn điện

Công của nguồn điện chính là công của lực lạ bên trong nguồn điện

Công của nguồn điện là lượng điện năng tiêu thụ bên trong toàn mạch.

$A_{ng} = q.\varepsilon = \varepsilon I.t$ (J).

2. Công suất của nguồn điện

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

$P = \frac{A_{ng}}{t} = \varepsilon.I$ (W).

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Điện năng mà một đoạn mạch tiêu...

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.

Bài giải:

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

Công thức tính điện năng tiêu thụ: A = q.U = U.I.t

Công thức tính công suất điện: $P = \frac{A}{t} = U.I.$. (W).

Giải câu 2: Hãy nêu tên một công cụ hay một...

Hãy nêu tên một công 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.

Bài giải:

a, Lò vi sóng, bóng đèn điện

b, Bàn ủi (bàn là) điện

c, Quạt điện, mô-tơ điện.

d, Bình điện phân dùng trong mạ điện.

Giải câu 3: Công suất tỏa nhiệt của một đoạn...

Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Bài giải:

$P = \frac{Q}{t} = R.I^{2}$.

Giải câu 4: Công của nguồn điện có mối liên hệ...

Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín? Viết công thức tính công và công suất điện.

Bài giải:

Công của nguồn điện bằng với điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín.

Biểu thức: $A_{ng} = q.\varepsilon = \varepsilon I.t$ (J).

Công suất của nguồn điện: $P = \frac{A_{ng}}{t} = \varepsilon.I$ (W).

Giải câu 5: Chọn câu đúng....

Chọn câu đúng.

Điện năng tiêu thụ được đo bằng

A. Vôn kế.

B. Công tơ điện.

C. Ampe kế.

D. Tĩnh điện kế.

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải câu 6: Công suất điện được đo bằng đơn vị...

Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?

A. Jun (J).

B. Oát (W).

C. Newton (N).

D. Culong (C).

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải câu 7: Tính điện năng tiêu thụ và công suất...

Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện có cường độ 1 A chạy qua dây dẫn trong một giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn là 6 V.

Bài giải:

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch là: A = U.I.t = 6.1.1.3600 = 21 600 (J).

Công suất điện của nguồn: P_ng = U.I = 6.1 = 6 (W).

Giải câu 8: Trên nhãn của một ấm điện có...

Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220 V – 1000 W.

a, Cho biết ý nghĩa của các số ghi trên dây.

b, Sử dụng ấm điện với điện thế 220 V để đun sôi 2 (l) nước từ 25⁰C. Tính thời gian đển đun nước, biết hiệu suất của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K).

Bài giải:

a, 220 V: Cho biết điện áp định mức của ấm, khi sử dụng hiệu điện thế 220 V đặt vào ấm thì ấm hoạt động bình thường và ở trạng thái tốt nhất.

1000 W: Cho biết khi ấm hoạt động với hiệu điện thế định mức thì sẽ tiêu thụ một công suất là 1000 W.

b, Đổi 2 (l) = 2 (kg).

Nhiệt lượng của ấm cần thu vào để làm nước trong ấm tăng từ 25⁰C lên 100⁰C là:

Q_thu= m.c. $\triangle T$, với $\triangle T$ = T₂– T₁= 100 – 25 = 75⁰C.

Điện năng tiêu thụ lí thuyết của ấm là: A_lt = U.I.t = P.t.

Thưc tế, do hiệu suất của ấm là 90%, nên điện năng tiêu thụ của ấm là A = 0,9.P.t = 0,9.Q_thu

$\Rightarrow $ 0,9.P.t = m.c. $\triangle T$.

$\Rightarrow $ $t = \frac{m.c.\triangle T}{0,9P} = \frac{2.4190.75}{0,9.1000} \approx 698$ (s).

Giải câu 9: Một nguồn điện có suất điện động 12 V...

Một nguồn điện có suất điện động 12 V. Khi mắc nguồn điện này với một bóng đến để thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,8 A. Tính công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính công suất của nguồn điện khi đó.