Cách tính điện năng tiêu thụ là gì? Điện năng tiêu thụ

Điện năng tiêu thụ là lượng năng lượng điện mà chúng ta tiêu thụ để các thiết bị có thể hoạt động. Đơn vị đo của điện năng tiêu thụ là kWh.

Điện năng là một trong những khái niệm cơ bản trong Vật lý, được học từ cấp 2 đến cấp 3. Việc hiểu rõ về cách tính điện năng tiêu thụ không chỉ hỗ trợ trong việc tính toán mà còn giúp lựa chọn và sử dụng thiết bị điện phù hợp với mạch điện, cũng như hiểu biết về lượng năng lượng mà chúng ta tiêu thụ cho các thiết bị hoạt động. Trong bài viết này, Mytour sẽ giới thiệu chi tiết về cách tính điện năng tiêu thụ cùng với một số bài tập thực hành. Mời các bạn theo dõi bài viết dưới đây.

1. Khái niệm về điện năng tiêu thụ

Điện năng là năng lượng của dòng điện, là nguồn năng lượng mà các thiết bị sử dụng để hoạt động. Điện năng tiêu thụ là lượng năng lượng điện mà chúng ta sử dụng để các thiết bị hoạt động.

Đơn vị đo của điện năng tiêu thụ là kWh.

2. Cách tính điện năng tiêu thụ cho đoạn mạch:

Khái niệm về điện năng tiêu thụ: Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch là năng lượng điện được chuyển đổi thành công năng để di chuyển các điện tích trong mạch.

Công thức tính điện năng tiêu thụ cho đoạn mạch:

A=U|q|=U.I.t​

Cụ thể:

U: là điện áp (hoặc hiệu điện thế) giữa hai điểm trong đoạn mạch (V)

I: là dòng điện không đổi chảy qua đoạn mạch (A)

q: là lượng điện tích di chuyển trong đoạn mạch (C)

t: là thời gian diễn ra việc di chuyển điện tích trong đoạn mạch (s)

A: là lượng điện năng tiêu thụ của thiết bị (J)

3. Cách tính điện năng tiêu thụ của thiết bị

Công thức tính ước lượng điện năng tiêu thụ của các thiết bị điện

A = P.t​

Trong đó có:

A: lượng điện tiêu thụ của thiết bị (số điện)

P: công suất định mức được ghi trên thiết bị điện (W)

t: thời gian sử dụng thiết bị điện (s)

1 số điện = 1KWh = 1000(W). 3600(s) = 3600000(J)

Ví dụ: Một ví dụ cụ thể là tủ lạnh có công suất là 120W (0,12KW), trong một ngày (tủ lạnh hoạt động trong 24h) lượng điện tiêu thụ là khoảng 2,88 KWh (0,12KW x 24h).

Hoặc máy lạnh có công suất tối đa là 1.200W, sau 1 giờ sử dụng, lượng điện tiêu hao khoảng 1,2 KWh.

Trên thực tế, lượng điện tiêu thụ có thể ít hơn vì không phải lúc nào các thiết bị điện cũng hoạt động ở công suất tối đa. Đặc biệt là với các thiết bị được trang bị máy nén Inverter có khả năng tiết kiệm điện, lượng điện tiêu thụ sẽ thấp hơn.

Ngoài ra, trên nhãn năng lượng của sản phẩm có thể có thông tin về điện năng tiêu thụ, từ đó bạn có thể ước lượng lượng điện mà thiết bị tiêu thụ trong một ngày. Bạn chỉ cần chia số điện năng tiêu thụ trong 1 năm cho 365 ngày là ra lượng điện mà thiết bị tiêu thụ trong 1 ngày.

Ví dụ: Trên tem năng lượng có ghi Điện năng tiêu thụ: 485kWh/năm, vậy trong một ngày, thiết bị sẽ tiêu thụ khoảng: ~485kWh/365 ngày = 1,32 kWh./.

4. Làm thế nào để biết công suất của một thiết bị điện?

Thông thường, công suất (W) thường được ghi trên bao bì, nhãn mác của các thiết bị điện. Bạn có thể tìm thấy công suất này trên thiết bị hoặc trong hướng dẫn sử dụng.

Nếu bạn không thể tìm thấy, bạn có thể tìm thông tin trên trang web chính thức hoặc trên internet.

Dưới đây là thông số về công suất tiêu thụ của một số sản phẩm dân dụng bạn có thể tham khảo:

5. Bài tập trắc nghiệm về điện năng tiêu thụ

Câu 1. Công suất định mức của các thiết bị điện là gì?

A. là công suất tối đa mà dụng cụ có thể đạt được.
B. là công suất tối thiểu mà dụng cụ có thể đạt được.
C. là công suất đạt được khi dụng cụ hoạt động ở điều kiện bình thường.
D. là công suất trung bình của dụng cụ.

Câu 2. Một đoạn mạch có điện trở xác định và hiệu điện thế hai đầu không đổi, trong 1 phút tiêu thụ 40 J điện năng. Thời gian để đoạn mạch này tiêu thụ hết 1 kJ điện năng là bao nhiêu?

A. 25 phút.
B. 140 phút.
C. 40 phút.
D. 10 phút.

Câu 3. Một đoạn mạch tiêu thụ có công suất 100 W, trong 12 phút nó tiêu thụ một năng lượng là bao nhiêu?

A. 2000 J.
B. 5 J.
C. 120 kJ.
D. 72 kJ.

Câu 4. Một đoạn mạch có hiệu điện thế hai đầu không đổi. Khi điều chỉnh điện trở của nguồn là 100 Ω, công suất của mạch là 20 W. Khi điều chỉnh điện trở của mạch là 50Ω, công suất của mạch là bao nhiêu?

A. 10 W.
B. 5 W.
C. 40 W.
D. 80 W.

Câu 5. Cho một mạch điện có điện trở không đổi. Khi dòng điện trong mạch là 2 A, công suất tiêu thụ của mạch là 100 W. Khi dòng điện trong mạch là 4 A, công suất tiêu thụ của mạch là bao nhiêu?

A. 25 W.
B. 50 W.
C. 200 W.
D. 400 W.

Câu 6. Công thức tính điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch là gì?

A. A = U.I.t.
B. A = E It .
C. A = I.tU .
D. A = U.It .

Câu 7. Đơn vị nào sau đây là đơn vị của điện năng tiêu thụ?

A. kWh.
B. V.
C. A.
D. Ω

Câu 8. Gắn một hiệu điện thế U = 18 V vào hai đầu điện trở R = 9 Ω thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là bao nhiêu?

A. 12 W.
B. 18 W.
C. 2 W.
D. 36 W.

Câu 9. Để đo lượng điện năng tiêu thụ, ta sử dụng công cụ gì?

A. Ôm kế.
B. Vôn kế.
C. Công tơ điện.
D. Oát kế.

6. Bài tập tự luận về tính điện năng tiêu thụ

Bài tập 1: Một bóng đèn có công suất tiêu thụ là 100W. Hãy tính tổng lượng điện mà bóng đèn này tiêu thụ trong 8 giờ.

Giải:

Chúng ta áp dụng công thức sau

A = P.t = 100. 8. 3600 = 2,88.106 (J)

Bài tập 2: Tính mức điện năng tiêu thụ và nhiệt lượng phát ra trên điện trở R = 100Ω trong thời gian là 1 giờ, biết hiệu điện thế ở giữa 2 đầu của đoạn mạch là 100V.

Giải:

Theo định luật ôm cho đoạn mạch, chúng ta có: I = U / R = 100 / 100 = 1A

Vậy tổng điện năng tiêu thụ của cả đoạn mạch là:

A = U.I.t = 100.1.3600 = 36.104 (J)

Nhiệt lượng được tỏa ra trên điện trở R là:

Q=I².R.t = 12.100.3600 = 36.104 (J)

Bài tập 3: Giả sử có một bóng đèn dây tóc với thông số 220V – 100W và một bàn là với thông số 220V – 1000W cả hai được kết nối vào ổ điện 220V trong gia đình và đều hoạt động bình thường.

a) Hãy vẽ biểu đồ mạch điện trong đó bàn được đại diện như một điện trở và được tính toán như một điện trở tương đương của mạch.

b) Tính điện năng mà mạch tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun, kilooat giờ.

Giải:

a) Để bóng đèn và bàn hoạt động bình thường khi được kết nối vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V, cả hai phải được kết nối song song. Dưới đây là biểu đồ mạch điện

Điện trở tương đương của mạch khi bóng đèn và bàn được kết nối song song là:

Điện trở của bóng đèn: Rđ = U2đ / Pđ = 2202 / 100 = 484 Ω

Điện trở của bàn: Rb = U2b / Pb = 2202 / 1000 = 48,4 Ω

Tổng điện trở của toàn bộ mạch là:

Rt = Rđ.Rb / (Rđ + Rb) = 484.48,4 / (484 + 48,4) = 44 Ω

b) Điện năng tiêu thụ của mạch trong 1 giờ tính theo đơn vị jun là

A = U.I.t = U² .t / Rt. = 2202 . 1. 3600/ 44 = 3960000 J

Điện năng tiêu thụ của mạch trong 1 giờ tính theo đơn vị kilooat giờ là:

A = U.I.t = U² .t / Rt. = 2202 .1/ 44 = 1100 Wh = 1,1 kWh

Bài tập 4: Trên nhãn của 1 ấm điện có ghi là 220V – 1000 W. Sử dụng ấm điện này với hiệu điện thế 220V để ta đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ là 25⁰C. Tính thời gian đun nước của ấm điện, biết hiệu suất của ấm là 90%, và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J (Kg.k)

Giải:

Ta có nhiệt lượng cần để cung cấp cho ấm đun sôi 2 lít nước là Q = c.m.(t2 – t1)

Điện năng tiêu thụ của ấm điện là A= Q / 90% = Pt

Từ công thức trên ta suy ra thời gian đun nước là:

T = 10.Q / 9.P = 100.c.m.(t2 – t1)/ 9.P ≈ 698 s= 11 phút 38 giây.

Bài tập 5: Tính điện năng tiêu thụ, và công suất của dòng điện khi dòng điện có cường độ là 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ. Cho biết hiệu điện thế giữa 2 đầu dây dẫn là 6V.

Giải:

Ta có điện năng tiêu thụ của đoạn mạch : A = U.I.t = 6.1.3600 = 21600 J

Công suất dòng điện của đoạn mạch :

P = U.I = 6.1 = 6 V