Hướng dẫn tính công suất điện và tiêu thụ năng lượng đơn giản và dễ hiểu

Buzz

Nội dung bài viết

1. Những kiến thức cơ bản cần nắm

1.1 Định nghĩa công suất điện

1.2 Tính toán điện năng tiêu thụ

2. Bài toán về tính công suất điện và điện năng tiêu thụ với hướng dẫn giải chi tiết

Xem thêm

Dưới đây, Mytour xin giới thiệu bài viết về 'Hướng dẫn tính công suất điện và tiêu thụ năng lượng đơn giản và dễ hiểu'.

1. Những kiến thức cơ bản cần nắm

1.1 Định nghĩa công suất điện

Công suất điện trong một mạch được tính bằng cách nhân hiệu điện thế giữa hai đầu mạch với cường độ dòng điện chạy qua nó.

Công thức tính: P = U × I

Trong đó:

P: Công suất (W)
U: Hiệu điện thế (V)
I: Cường độ dòng điện (A)

Đơn vị đo: Oát (W)

1 MW = 1000 kW = 1.000.000 W
1 W = 10^-3 kW = 10^-6 MW

$P = I^{2} R$ $P = \frac{U^{2}}{R}$ $P = \frac{A}{t}$ $\frac{P_{1}}{P_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$

1.2 Tính toán điện năng tiêu thụ

Điện năng tiêu thụ của một mạch điện chính là công thực hiện bởi dòng điện qua mạch đó.

Công thức tính: A = P × t = U × I × t

Trong đó:

A: Công năng của dòng điện (J)
P: Công suất (W)
U: Hiệu điện thế (V)
I: Cường độ dòng điện (A)
t: Thời gian (s)

Đơn vị đo:

1J = 1W × 1s = 1V × 1A × 1s
1 số điện = 1kWh = 1kW × 1h = 1000W × 3600s = 3.600.000J

Mở rộng: Hiệu suất sử dụng điện được tính bằng cách chia năng lượng có ích cho tổng năng lượng và nhân với 100%.

$H = \frac{A_{i}}{A_{tp}} × 100% = \frac{A_{i}}{A_{i} + A_{hp}} × 100%$

Trong đó:

H: Hiệu suất (%)
A_i: Năng lượng có ích (J)
A_hp: Năng lượng hao phí (J)
A_tp: Năng lượng toàn phần hoặc năng lượng tiêu thụ (J)

2. Bài toán về tính công suất điện và điện năng tiêu thụ với hướng dẫn giải chi tiết

Bài 1: Một bóng đèn dây tóc ghi 6V - 3W được nối với nguồn điện 3V. Tính công suất tiêu thụ của bóng đèn? Giả sử điện trở của dây tóc không thay đổi theo nhiệt độ.

Giải:

$R = \frac{U_{d}^{2}}{P_{d}} = \frac{6^{2}}{3} = 12 \Omega$

Khi bóng đèn được nối với hiệu điện thế 3V, nó hoạt động với công suất thấp hơn so với mức thiết kế.

$R = \frac{U^{2}}{P} = \frac{3^{2}}{12} = 0,75W$

Bài 2: Một bàn là ghi 220V - 1100W. Khi bàn là hoạt động bình thường, điện trở của nó là bao nhiêu?

Giải:

$R = \frac{U^{2}}{P} = \frac{220^{2}}{1100} = 44$ $R = \frac{U^{2}}{P} = \frac{220^{2}}{1100} = 44\Omega$

Bài 3: Một bóng đèn ghi (220V - 60W) được kết nối với nguồn điện. Khi dòng điện qua đèn là 0,18A, đèn sẽ sáng như thế nào? (bình thường/ sáng yếu/ sáng mạnh/ không sáng)

Đáp án:

Số ghi trên bóng đèn chỉ rõ hiệu điện thế và công suất định mức: U = 220V, P = 60W

=> Khi dòng điện qua đèn là 0,18 < I (< 0,273 A)

=> Đèn sáng yếu hơn bình thường.

Bài 4: Một bếp điện hoạt động bình thường ở hiệu điện thế 200V và có điện trở 48,4Ω. Tính lượng điện năng tiêu thụ của bếp trong 1 giờ và số đếm tương ứng trên công tơ điện.

Đáp án:

$P = rac{U^{2}}{R} = rac{200^{2}}{48,4} = 1000 (W)$

Chuyển đổi đơn vị: 1 giờ = 3600 giây

Điện năng mà bếp tiêu thụ trong 1 giờ là: A = P.t = 1000 x 3600 = 3600000 (J) = 1 (kWh).

Vì vậy, lượng điện năng tiêu thụ của bếp trong 1 giờ tương đương với 1 số đếm trên công tơ điện.

Bài 5: Một bóng đèn dây tóc ghi 12V - 6W.

a) Ý nghĩa của các thông số này là gì?

b) Tính toán điện trở của bóng đèn và cường độ dòng điện qua đèn khi nó hoạt động bình thường.

Đáp án:

a) Các thông số trên bóng đèn chỉ rõ giá trị định mức để đèn hoạt động đúng cách.

Bóng đèn hoạt động bình thường khi có hiệu điện thế 12V. Trong điều kiện này, đèn tiêu thụ công suất 6W.

$I = rac{P_{d}}{U_{d}} = rac{6}{12} = 0,5 (A)$ $R = rac{U_{d}^{2}}{P_{d}} = 24Ω$

a) Tính toán điện trở của ấm.

b) Xác định công suất điện của ấm.

c) Tính tổng điện năng tiêu thụ của ấm trong 30 ngày, với mỗi ngày sử dụng 20 phút, tính theo đơn vị kWh?

Đáp án:

t = 10 phút = 600 giây
H = 90% = 0,9
U = 220V
m = 1,5kg
D = 1000kg/m³

a) Nhiệt lượng sinh ra từ dòng điện là:

$Q_{1} = \frac{U^{2}}{R} .t = \frac{220^{2}}{R}.660(J)$

Nhiệt lượng nước nhận được là:

Q₂ = mc (T₂ - T₁) = D.V.c . (T₂ - T₁) = 1000 . 1,5 . 4200 . (100 -20) = 504000 (kJ)

b) Công suất tiêu thụ của ấm là:

$P = \frac{U^{2}}{R } = \frac{220^{2}}{52} = 930,77 (W) = 0,93(kW)$

c) Tổng điện năng tiêu thụ của ấm trong 30 ngày, với mỗi ngày sử dụng 20 phút, tính theo đơn vị kWh là:

A = P.t = 0,93 . 30 . 20/60 = 9,3 kW.h.

Bài 7: Khi kết nối một bóng đèn với hiệu điện thế 220V, cường độ dòng điện qua bóng đèn là 250mA.

a) Tính điện trở và công suất của bóng đèn trong trường hợp này.

b) Bóng đèn này hoạt động trung bình 5 giờ mỗi ngày. Tính tổng điện năng và số tiền cần thanh toán trong 30 ngày, với đơn vị là Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. Biết giá tiền điện là 1000 đồng/1 chữ.

Đáp án:

$R_{d} = \frac{U}{I} = \frac{220}{0,25} = 55W = 880\Omega$

Công suất của bóng đèn: P = U.I = 220 . 0,25 = 55W = 0,055kW.

b) Tổng điện năng tiêu thụ của bóng đèn: A = P.t = 0,055 . 5 . 30 = 8,25 kW.h

Hoặc A = 8,25 . 1000 . 3600 = 29700000J

Tổng số tiền phải trả cho điện năng tiêu thụ của bóng đèn trong 30 ngày là: T = 8,25 . 1000 = 8250 (đồng).

Bài 8: Trong một số tình huống, khi dây tóc bóng đèn bị đứt, bạn có thể lắc để hai đầu dây tóc tiếp xúc lại với nhau và tiếp tục sử dụng bóng đèn trong một thời gian. Câu hỏi đặt ra là: Công suất và độ sáng của bóng đèn lúc này sẽ lớn hơn hay nhỏ hơn so với khi chưa bị đứt dây? Giải thích vì sao?

Đáp án:

$P = \frac{U^{2}}{R}$

Vì vậy, trong trường hợp này, bóng đèn sẽ phát sáng mạnh hơn so với khi chưa bị đứt dây tóc.

Bài 9: Khi kết nối một bóng đèn với hiệu điện thế 220V, cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là 455mA.

a) Tính toán điện trở và công suất của bóng đèn này.

b) Bóng đèn hoạt động trung bình 5 giờ mỗi ngày. Tính tổng điện năng tiêu thụ của bóng đèn trong 30 ngày, tính bằng Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.

Đáp án:

$R = \frac{U}{I} = \frac{220}{0,455} = 484\Omega$

Công suất của bóng đèn là: P = U.I = 220 . 0,455 = 100W

b) Tính toán điện năng tiêu thụ: A = P.t = 100 . 30 . 5 . 60 . 60 = 54000000J = 15 kWh

Số điện tiêu thụ là: 15 số

$R_{1} = 6\Omega$ $R_{2} = 12\Omega$

a) Hai điện trở được kết nối theo kiểu nối tiếp

b) Hai điện trở được kết nối theo kiểu song song

Đáp án:

a) Hai điện trở kết nối nối tiếp

$R = R_{1} + R_{2} = 18\Omega$ $I = \frac{U}{R} = \frac{18}{18} = 1A$

Điện năng tiêu thụ của hệ thống trong 15 phút là: A = U.I.t = 18 . 1 . 15 . 60 = 16200J.

b) Hai điện trở được kết nối theo kiểu song song

$R' = \frac{R_{1}. R_{2}}{R_{1}+R_{2}} = \frac{6.12}{6 + 12} = 4\Omega$ $I = \frac{U}{R} = \frac{18}{4} = 4,5A$

Điện năng tiêu thụ của hệ thống trong 15 phút là: A = U.I.t = 18 . 4,5 . 15 . 60 = 72900J.

Bài 11: Công tơ điện của một gia đình tăng 1,9 số trong một ngày đêm. Biết rằng trong nhà có hai bóng đèn loại 60W sáng 4 giờ, một quạt điện 100W hoạt động 8 giờ và một bếp điện 1000W. Hãy tính thời gian sử dụng của bếp điện. Các thiết bị hoạt động đúng công suất định mức.

Đáp án:

1,9 số điện tương đương với 1,9 kWh = 1900 Wh

Gọi thời gian sử dụng bếp điện là x giờ.

Tổng điện năng tiêu thụ của gia đình trong một ngày đêm là:

A = A_đèn + A_quạt + A_bếp = 2.60.4 + 100.8 + 1000.x = 1900

=> x = 0,62

0,62 giờ tương đương với 37 phút

Do đó, bếp điện sử dụng trong 37 phút.

Bài 12: Một bóng đèn dây tóc ghi 220V - 60W được cắm vào ổ điện 110V. Nếu điện trở của bóng đèn không thay đổi với nhiệt độ, hãy tính công suất của bóng đèn này.

Đáp án:

$Công suất của bóng đèn là: P = \frac{U^{2}}{R_{d}}$ $Điện trở của bóng đèn: R_{den} = \frac{U^{2}}{P} = \frac{220^{2}}{60} = 806,67 \Omega$ $Công suất khi mắc vào 110V: P = \frac{U^{2}}{R_{den}} = \frac{110^{2}}{806,67} = 15W$

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]