Vật lý 11 Bài 8: Điện năng và công suất điện


Ở các lớp dưới chúng ta đã biết về điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua và công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó. 

Hôm nay ta sẽ tìm hiểu quá trình thực hiện công khi có dòng điện chạy qua. Giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ có liên hệ gì và nó được xác định như thế nào?

Mời các em cùng theo dõi Bài 8: Điện năng và công suất điện để có được câu trả lời nhé. Chúc các em học tốt !

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Điện năng tiêu thụ và công suất điện

1.1.1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch:

  • Nếu dòng điện có cường độ \(I\) thì sau một thời gian \(t\) sẽ có một điện lượng \(q=I.t\) di chuyển trong đoạn mạch:

 

\(A = Uq = UIt\)

  • Điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó

1.1.2. Công suất điện:

  • Công suất điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

P   = \(\frac{A}{t}\) = UI

1.2. Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

1.2.1. Định luật Jun – Len-xơ:

  • Nhiệt lượng tỏa  ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật đãn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó

\(Q = R{I^2}t\)

  • Trong đó:

    • Q: nhiệt lượng (J).

    • R: điện trở (W)

    • I: cường độ dòng điện (A)

    • t: thời gian dòng điện chạy qua (s)

1.2.2. Công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua:

  • Công suất toả nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian.

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

  • Trong đó:

    • P : công suất (W)

    • Q: nhiệt lượng (J).

    • R: điện trở (W)

    • I: cường độ dòng điện (A)

    • t: thời gian dòng điện chạy qua (s)

1.3. Công và công suất của nguồn điện

1.3.1. Công của nguồn điện:

  • Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện, tức là bằng công của nguồn điện.

\({A_{ng}} = q.E = E.It\)

  • Trong đó:

    • E là suất điện động của nguồn (V).

    • q là điện lượng chuyển qua nguồn (C).

    • I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn (A).

    • t là thời gian dòng điện chạy qua nguồn (s).

1.3.2. Công suất của nguồn điện:

  • Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.

\({P_{ng}} = \frac{{{A_{ng}}}}{t} = E.I\)

Bài tập minh họa

Bài 1

Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở dụng cụ hay thiết bị điện nào dưới đây khi chúng hoạt động?
A. Bóng đèn dây tóc. 

B. Quạt điện. 

C. Acquy đang được nạp điện. 

D. Ấm điện. 

Hướng dẫn giải

  • Chọn đáp án: D. Ấm điện 

Bài 2:

Công suất của nguồn điện được xác định bằng
A. lượng điện tích mà nguồn điện sản ra trong một giây.
B. lượng điện tích chạy qua nguồn điện trong một giây. 
C. công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây. 
D. công mà lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện. 

Hướng dẫn giải

  • Chọn đáp án: C. 

Công suất của nguồn điện được xác định bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây. 

Bài 3:

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

Hướng dẫn giải:

  • Điện năng tiêu thụ:   \(A = {\rm{ }}UIt = 6.1.3600{\rm{ }} = 21600J\)

  • Công suất điện :  \(P = UI = 6.1{\rm{ }} = 6W\)

Bài 4:

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

Hướng dẫn giải:

  • Công của nguồn điện là: \({A_{ng}} = 12.0,8.15.60 = 8640J = 8,64kJ.\)

  • Công suất của nguồn điện này khi đó là: \({P_{ng}} = 12.0,8 = 9,6{\rm{ }}W.\)

3. Luyện tập Bài 8 Vật lý 11

Qua bài giảng Điện năng và công suất điện này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Nêu được công của dòng điện là số đo điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua. Chỉ ra được lực nào thực hiện công ấy.

  • Chỉ ra được mối liên hệ giữa công của lực lạ thực hiện bên trong nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch kín

  • Viết được công thức tính  công và công suất của nguồn điện

  • Nêu được định luật Jun – Len-xơ và viết được biểu thức định luật

  • Nắm được công suất toả nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

3.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 8 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 6- Câu 15: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

3.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 8 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 2 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 3 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 4 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 5 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 6 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 7 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 8 trang 49 SGK Vật lý 11

Bài tập 9 trang 49 SGK Vật lý 11

4. Hỏi đáp Bài 8 Chương 2 Vật lý 11

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 11 HỌC247