Công của nguồn điện là gì? Công thức công của nguồn điện?

1. Điện năng là gì? 

Điện năng là năng lượng được tạo ra từ dòng điện. Một cách khác để diễn đạt điều này là nó là công suất được sinh ra bởi dòng điện. Đơn vị để đo lường điện năng là Watt (W) hoặc kilowatt (kW).

Sự hiện diện của điện năng đã đóng góp đáng kể vào việc nâng cao chất lượng cuộc sống của con người, thúc đẩy sự phát triển của sản xuất và giảm bớt khối lượng công việc lao động.

Điện năng có khả năng chuyển đổi thành năng lượng trong các dạng khác nhau, bao gồm năng lượng cơ học, năng lượng ánh sáng (quang), nhiệt năng, năng lượng từ trường và năng lượng hóa học.

Ví dụ, đèn điện biến đổi điện năng thành ánh sáng, trong khi nồi cơm điện biến đổi nó thành nhiệt năng.

Một ví dụ khác là quạt điện chuyển đổi điện năng thành năng lượng cơ học. (Hình ảnh: Tìm kiếm trên Internet)

Hiệu suất sử dụng điện năng được tính bằng tỷ lệ giữa phần năng lượng có ích chuyển đổi từ điện năng và tổng năng lượng điện tiêu thụ, được tính dựa trên công thức sau:

Hiệu suaˆˊt=Na˘ng lượng coˊ ıˊch chuyển đổi thaˋnh nhiệt na˘ngTổng na˘ng lượng điện tieˆu thụHiệu suaˆˊt=Tổng na˘ng lượng điện tieˆu thụNa˘ng lượng coˊ ıˊch chuyển đổi thaˋnh nhiệt na˘ng​

Trong công thức này:

• A1 đại diện cho năng lượng có ích được chuyển đổi thành nhiệt năng.
• A đại diện cho tổng năng lượng điện tiêu thụ.

Dựa trên công thức này, ta có thể kết luận rằng tổng năng lượng sử dụng bao gồm năng lượng có ích và năng lượng không sử dụng (hoặc năng lượng hao phí).

2. Công của dòng điện là gì? 

Công dòng điện là lượng năng lượng mà một mạch điện tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác tại đoạn mạch đó.

Để đo công của dòng điện, ta sử dụng lực điện thực hiện khi di chuyển các điện tích có hướng cụ thể.

Đơn vị đo công của dòng điện thường được biểu thị bằng ký hiệu “A”. Còn đơn vị đo công của dòng điện có thể là “J” (Jun) hoặc “kWh” (kilôoát giờ).

3. Công thức tính công của dòng điện:

Khi áp dụng một hiệu điện thế U vào đoạn mạch AB, các điện tích tự do trong mạch sẽ bị tác động bởi dòng điện. Di chuyển có hướng của các điện tích này sẽ tạo ra dòng điện trong đoạn mạch. Khi đó, lực điện sẽ thực hiện công. Giả sử cường độ dòng điện được ký hiệu là I, sau một khoảng thời gian t, điện lượng q (q = It) đã chuyển đi trong đoạn mạch và công của lực điện có thể tính bằng công thức:

A = P.t = U.q = U.I.t

Trong đó:

• A: công của dòng điện (Joule)
• P: công suất điện (Watt)
• t: thời gian (giây)
• U: hiệu điện thế (Volt)
• I: cường độ dòng điện (Ampe)
• q: điện lượng đã di chuyển trong mạch (Coulomb)

Ngoài ra, công của dòng điện cũng có thể tính bằng các công thức sau:

[Thêm các công thức tính công của dòng điện ở đây]

Công của dòng điện được đo bằng đơn vị Joule (J). Để định lượng, bạn có thể sử dụng các quy đổi sau:

• 1 Joule (J) = 1 Watt (W) x 1 giây (s)
• 1 kilowatt-hour (kWh) = 1000 Watt (W) x 3600 giây (s) = 3,600,000 Joule (J) = 3.6 x 10^6 Joule (J)

Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện, với chỉ số này thể hiện lượng điện đã tiêu hao theo đơn vị 1 kilôoát giờ (1KWh).

Hãy lưu ý rằng:

Mỗi con số trên mặt của công tơ điện biểu thị lượng điện đã sử dụng là 1 kilôoát giờ (1KWh).

Khi các thiết bị điện hoạt động trong điều kiện bình thường, có nghĩa là đang sử dụng hiệu điện thế tương đương với hiệu điện thế định mức của chúng, thì công suất tiêu thụ thực tế tại thời điểm đó sẽ bằng công suất định mức của thiết bị đó.

4. Mở rộng: 

Từ công thức tính công của nguồn điện, ta có thể suy ra công thức tính suất điện động của nguồn hoặc điện tích dương dịch chuyển từ cực âm về cực dương của nguồn:

Từ công thức tính công của nguồn có thể suy ra cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy trong mạch:

Công thức tính công của nguồn điện: A_ng = q.ξ  = ξIt = P_ng. t

Trong đó:

A_ng là công của nguồn điện, có đơn vị Jun (J);

 ξ là suất điện động của nguồn điện, có đơn vị vôn (V);

q là điện tích mà lực lạ làm dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong nguồn điện, có đơn vị Cu lông (C);

I là cường độ dòng điện chạy trong toàn mạch, có đơn vị ampe (A);

t là thời gian dòng điện chạy trong mạch, có đơn vị giây (s).

5. Bài tập vận dụng:

Bài 1: Điện năng là:

A. năng lượng điện trở

B. năng lượng điện thế

C. năng lượng dòng điện

D. năng lượng hiệu điện thế

Năng lượng dòng điện được gọi là điện năng

Đáp án: C. năng lượng dòng điện

Bài 2: Hiệu suất sử dụng điện là:

A. Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển đổi từ điện năng thành phần năng lượng vô ích.

B. Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển đổi từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ.

C. Tỷ số giữa phần năng lượng vô ích được chuyển đổi từ điện năng thành toàn bộ điện năng tiêu thụ.

D. Tỷ số giữa phần năng lượng vô ích được chuyển hóa từ điện năng và phần năng lượng tiêu thụ.

Đáp án: B. Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ.

Bài 3: Trên bóng đèn dây tóc Đ1 có ghi 220V – 100W. Trên bóng đèn dây tóc Đ2 có ghi 220V – 75W. Mắc hai bóng đèn nối tiếp với nhau rồi mắc đoạn mạch này vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất điện của đoạn mạch nối tiếp này, cho rằng điện trở của mỗi đèn khi đó bằng 50% điện trở của đèn đó khi sáng bình thường.

Hướng dẫn giải:

Điện trở của bóng đèn dây tóc Đ1 và Đ2:

Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp:

R = R1 + R2 = 484 + 645,3 = 1129,3 Ω

Cường độ dòng điện qua mạch:

I = U/R = 220/1129,3 A

Vậy I1 = I2 = I = 0,195 A

Hiệu điện thế giữa hai đèn Đ1 và đèn Đ2 là: 

U1 = I.R1 = 0,195.484 = 94,38 V 

U2 = I.R2 = 0,195.645,3 = 125,83 V

Công suất của đoạn mạch sẽ bằng: 

Từ đó suy ra P = P1 + P2 = 86,8 W

Bài 4: Một acquy có suất điện động 12V phát điện với dòng điện I = 2A trong thời gian 10 phút. Tính công của acquy trong thời gian trên.

Bài giải:

Công của nguồn điện là A_ng = ξ.I.t = 12.2.10.60 = 14400 J

Bài 5: Một acquy có suất điện động 12 V thực hiện một công 24000 J khi cung cấp điện năng cho một bóng đèn sáng trong thời gian 20 phút. Tính cường độ dòng điện mà acquy đã cung cấp.

Bài giải: 

Áp dụng công thức tính công của nguồn điện:

 

Ngoài ra bạn cũng hãy luyện thêm một số đề nâng cao dưới đây:

Bài nâng cao 1: Trên một bóng đèn có ghi: 220V- 100W.

1. Tính điện trở của đèn. (giả sử điện trở của đèn không phụ thuộc nhiệt độ).

2. Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện thế 200V thì độ sáng của đèn như thế nào? Khi đó công suất điện của đèn là bao nhiêu?

3. Tính điện năng mà đèn sử dụng trong 10 giờ.

Bài nâng cao 2: Khi điện trở mạch ngoài của một nguồn điện là R1

hoặc R2 thì công suất mạch ngoài có cùng giá trị. 

1. Tính E, r của nguồn theo R1, R2 và công suất P.

2. Nguồn điện trên có điện trở mạch ngoài R. Khi mắc thêm Rx song song R thì công suất mạch ngoài không đổi. Tính Rx

Bài tập nâng cao 3: Nguồn E = 24V, r = 1,5Ω được dùng để thắp sáng bình thường 12

đèn 3V–3W cùng với 6 đèn 6V–6W.

1. Tìm cách mắc đèn.

2. Tính công suất và hiệu suất của nguồn.

Bài tập nâng cao 4: Có N = 60 nguồn điện giống nhau, mỗi nguồn E = 1,5V, r = 0,6Ω ghép thành bộ gồm m dãy song song, mỗi dãy n nguồn nối tiếp. Mạch ngoàilà điện trở R = 1Ω. Tính m, n để:

1. Công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất. Tính công suất này.

2. Công suất tiêu thụ mạch ngoài không nhỏ hơn 36W.

Bài tập nâng cao 5: Mạch điện gồm một nguồn E = 150V, r = 2Ω, một đèn Đ có công suất định mức P = 180W và một biến trở Rb mắc nối tiếp nhau.

1. Khi Rb= 18Ω thì đèn sáng bình thường. Tìm hiệu điện thế định mức của đèn.

2. Mắc song song với đèn Đ một đèn giống nó. Tìm Rb để hai đèn sáng bình thường.

3. Với nguồn trên, có thể thắp sáng tối đa bao nhiêu đèn giống như Đ. Hiệu suất của nguồn khi đó là bao nhiêu?

Bài tập nâng cao 6: Các nguồn giống nhau, mỗi nguồn E0 = 1,5V, r0 = 1,5Ω mắc thành bộ đối xứng thắp sáng bình thường đèn 12V–18W.

1. Tìm cách mắc nguồn.

2. Cách mắc nào có số nguồn ít nhất. Tính công suất và hiệu suất mỗi nguồn lúc đó