Bài 13. Năng lượng của dòng điện và công suất điện. (Tr64, 65, 66 SGK KHTN9 KNTT)
LÝ THUYẾT
1. Dòng điện có năng lượng. Năng lượng điện có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, hoá năng, quang năng, cơ năng, …
2. Năng lượng điện trên một đoạn mạch được chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác, xác định bởi biểu thức:
W = UIt
Trong đó:
W là năng lượng điện, đơn vị đo là jun (J).
U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, đơn vị đo là vôn (V);
I là cường độ dòng điện, đơn vị đo là ampe (A);
t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch, đơn vị đo là giây (s).
3. Công suất điện có giá trị bằng năng lượng của dòng điện chạy qua một đoạn mạch trong một đơn vị thời gian
Công thức tính công suất điện:
Trong đó:
U là hiệu điện thế, đơn vị đo là vôn (V);
I là cường độ dòng điện, đơn vị đo là ampe (A);
P là công suất điện, đơn vị đo là oát (W).
4. Công suất điện định mức của một thiết bị điện cho biết công suất mà thiết bị đó tiêu thụ khi hoạt động bình thường.
Gia đình em thường sử dụng những loại bóng đèn điện nào để thắp sáng? Em có biết ý nghĩa của các số liệu ghi trên nhãn bóng đèn điện hay không?
Gia đình em thường sử dụng những loại bóng đèn điện để thắp sáng như: Đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang, đèn LED. Trên nhãn dán bóng đèn thường ghi giá trị hiệu điện thế định mức và công suất định mức.
Ví dụ: 220 V – 15 W ghi trên bóng đèn cho ta biết nếu ta cung cấp một hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức của bóng đèn thì nó hoạt động bình thường với công suất định mức 15 W.
I - Năng lượng điện
Câu hỏi 1 trang 64 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Tìm ví dụ trong thực tế chứng tỏ dòng điện có năng lượng.
Ví dụ trong thực tế chứng tỏ dòng điện có năng lượng:
– Dòng điện chạy qua bàn là làm bàn là nóng lên để là quần áo.
– Dòng điện chạy qua bóng đèn làm nó vừa phát sáng, vừa nóng lên sau thời gian sử dụng.
Câu hỏi 2 trang 64 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Những thiết bị tiêu thụ điện sau đây hoạt động nhờ có năng lượng điện (điện năng): đèn dây tóc, quạt điện, đèn huỳnh quang (đèn ống), bàn là điện, nồi cơm điện. Năng lượng điện sử dụng trong các thiết bị này đã chuyển hóa thành các dạng năng lượng nào?
Dụng cụ | Chuyển hóa điện năng thành |
Đèn dây tóc | Quang năng và nhiệt năng |
Quạt điện | Cơ năng và nhiệt năng |
Đèn huỳnh quang (đèn ống) | Quang năng và nhiệt năng (không đáng kể) |
Bàn là điện | Nhiệt năng và quang năng (đèn báo) |
Nồi cơm điện | Nhiệt năng và quang năng (đèn báo) |
Câu hỏi 1 trang 64 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Tính năng lượng điện mà động cơ điện một chiều tiêu thụ trong thời gian 30 phút, biết hiệu điện thế giữa hai đầu động cơ là 12 V và cường độ dòng điện chạy qua động cơ là 0,5 A.
Tóm tắt:
t = 30 phút
U = 12 V
I = 0,5 A
W = ?
Giải. Đổi: 30 phút = 1800 giây
Năng lượng điện mà động cơ điện một chiều tiêu thụ là:
W = U.I.t = 12 . 0,5 . 1800 = 10800 J
Câu hỏi 2 trang 64 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc một bóng đèn sợi đốt là 3,5 V, điện trở của dây tóc bóng đèn khi phát sáng là 12Ω . Năng lượng điện mà bóng đèn tiêu thụ trong 4 phút là bao nhiêu?
Tóm tắt:
t = 4 phút
U = 3,5 V
R = 12Ω
W = ?
Giải. Đổi: 4 phút = 240 giây
Cương độ dòng điện qua bóng đèn là:
I = U/R = 3,5/12 = 7/24 (A)
Năng lượng điện mà bóng đèn tiêu thụ là:
W = U.I.t
=> W = 3,5 . (7/24) . 240 = 245 (J)
II - Công suất điện
Câu hỏi trang 65 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Tính công suất điện của một bóng đèn và năng lượng điện mà bóng đèn tiêu thụ trong 3 h. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn là 220 V và cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là 0,3 A.
Tóm tắt:
t = 3h
U = 220 V
I = 0,3A
P = ?
W = ?
Giải. Đổi: 3h = 10800 giây
Công suất điện của một bóng đèn là:
P = U.I = 220 . 0,3 = 66W
Năng lượng điện mà bóng đèn tiêu thụ là:
W = U.I.t
=> W = 220 . 0,3 . 10800 = 712800 J
III - Công suất điện định mức
Câu hỏi 1 trang 65 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Giải thích các chữ số ghi trên các thiết bị tiêu thụ điện dưới đây:
– Bóng đèn pin: 2,5 V – 2,5 W;
– Bàn là điện: 220 V – 1 000 W;
– Bóng đèn sợi đốt: 110 V – 100 W;
– Khi cung cấp hiệu điện thế định mức 2,5 V thì bóng đèn pin hoạt động bình thường với công suất định mức 2,5 W.
– Khi cung cấp dòng điện có hiệu điện thế 220 V đúng bằng hiệu điện thế định mức của bàn là thì bàn là hoạt động bình thường cho công suất định mức là 1 000 W.
– Khi bóng đèn được cung cấp nguồn điện có hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức 220 V ghi trên đèn thì bóng đèn sẽ hoạt động bình thường với công suất bằng công suất định mức ghi trên nhãn 100 W.
Câu hỏi 2 trang 65 SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT
Một bóng đèn điện 220 V – 60 W, nếu được dùng đúng công suất điện định mức thì năng lượng điện mà bóng đèn tiêu thụ trong 4 giờ là bao nhiêu? Cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là bao nhiêu?
Tóm tắt:
t = 4h
U = 220 V
P = 60W
P = ?
W = ?
Giải. Đổi: 4h = 14400 giây
Năng lượng điện mà bóng đèn tiêu thụ là:
W = U.I.t = P . t
=> W = 60 . 14400 = 864000 J
Cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là:
I= P /U
=> I = 60/220 = 3/11 ≈ 0,27 (A)
