Giải bài tập Vật lý 9 Bài 12: Công suất điện

CÔNG SUẤT ĐIỆN
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
Số oát ghi trên một dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó, nghĩa là công suất điện của dụng cụ này khi nó hoạt động bình thường.
Công suất điện của một đoạn mạch có thể được tính bằng các công thức sau :
'ỖP = UI hoặc 3P - I2R hoặc 'ẵP - ——.
R
Lưu ý :
Tính điện trở của các dụng cụ đốt nóng bằng điện, ngoài công thức
u	,	„ uỉ
R - — còn có thể dùng công thức R = J*m .
ỉ	^đm
Công suất tiêu thụ điện của một mạch điện gồm nhiều điện trở bằng
tổng công suất tiêu thụ của các điện trở đó : ÍP = ,4®! +	+ •••
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SBT
Cl. Với cùng một hiệu điện thế, đèn có số oát lớn hơn thì sáng mạnh hơn, đèn có số oát nhỏ hơn thì sáng yếu hơn.
C2. Oát là đơn vị đo công suất: 1 w =	.
C3. Cùng một bóng đèn, khi sáng mạnh thì có công suất lớn hơn.
Cùng một bếp điện, lúc nóng ít hơn thì công suất nhỏ hơn.
C4. Với bóng đèn 1 : UI, = 6.0,82 = 4,92 « 5 w.
Với bóng đèn 2 : UI2 = 6.0,51 = 3,06 « 3W.
Tích UI đối với mỗi bóng đèn có giá trị bằng công suất định mức ghi trên bóng đèn.
C5. Từ các công thức : 3? = UI và u = IR => 33 = I2R.
	u ' u2
Từ các công thức : ẩ® = UI và I = — => 33
Không thể dùng cầu chì loại 0,5A cho bóng đèn này vì khi dòng điện qua đèn có cường độ 0,34 A < I < 0,5 A thì bóng đèn đã có thể bị hỏng, trong khi cầu chì chưa bị nóng chảy để tự động ngắt mạch.
C7. Công suất điện của bóng đèn là : ẩ® = UI = 12.0,4 = 4,8 w.
9	u2 122	_
Điên trở của bóng đèn là : R = —— = —— = 30 Q .
4,8
u2 2202
C8. Công suất điện của bếp Là:	= —— = ——- - 1000 w.
R 48,4
B.
a) 12 V - 6 w là hiệu điện thế định mức và công suất định mức của bóng đèn. Nếu hiệu điện thế sử dụng của đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức 12 V thì đèn sáng bình thường, khi đó công suất tiêu thụ của đèn bằng công suất định mức của nó là 6 w.
b) Cường độ định mức của dòng điện chạy qua đèn là :
T _	_	6	_ n r J
12
đm
Idm = TT^ = TT = 0,5A.
u 12
0,5
đm
c) Điện trở của đèn : R - đm =	= 24 Í2.
Khi dây tóc của bóng đèn bị đứt và được nối dính lại thì dây tóc ngắn hơn trước. Vì điện trở của dây tóc tỉ lệ thuận với chiều dài của dây nên điện trở
-- u2
của dây giảm. Theo công thức	trong đó u không đổi nên công
R
suất tiêu thụ ẩ3 của đèn lớn hơn trước và đèn sáng hơn trước.
Vì hai đèn có hiệu điện thế định mức bằng nhau nên điện trở của các đèn tỉ
’	R, ^2
lệ nghịch với công suất định mức của chúng :	.= —.	(1)
R2
(2)
Vì các dây tóc cùng chất, cùng tiết diện nên điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài: R| /,
!l = Ĩl = 21 = l'
R2 /2
Từ (1) và (2) =} -Ịi- = —^ = ^- = 1,25 =>/,= l,25/2.
l2	60	1	2
Dây tóc của đèn 60 w có độ dài lớn hơn dây tóc của đèn 75 w và lớn hơn 1,25 lần.
Xem hướng dẫn câu b) và câu c) của bài 12.2.
, , u2	... ..
Theo công thức	, trong đó R không đối nên công suất tiêu thụ 3P
R
_ u2 _ ^1	2202
s®2 - U2 3*2 - 1102
tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế. Ta có :
= 4 => .9*2 = í3. = É2= 15W 2	4	4
Công suất của đèn khi đó là 15 w.
B. Đây là bài toán cơ - điện. Trước hết tính công để nâng khối vật liệu lên cao :
A = Ph = 2000.15 = 30000 J
Cần dùng động cơ điện có công suất: '3P = — = -.0000 = 750 w = 0,75 kW.
t 40
Như vậy chọn động cơ điện có công suất 0,8 kW là thích hợp.
B.	12.9. A.
u2
c. Theo công thức 9s = ——, trong đó u không đổi nên công suất tiêu thụ R
9s của các điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở của chúng.
Ta có :
2R
= 2 =>&\ = 2^2, R,	1	2
B.
D. Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế sử dụng và công suất tiêu thụ
, 	
của đèn đúng bằng các giá trị ghi trên đèn. Ap dụng công thức I = ỵy, tính được I = 0,5 A.
D. Sử dụng công thức R = ——, tính được R = 5 500 Q.
. R. ^2 Ta có : — =
B. Khi các đèn có hiệu điện thế định mức bằng nhau thì điện trở của các đèn tỉ lệ nghịch với công suất định mức của chúng.
R2 = 4R,.
Rị _ 25 R2	R2 100
Đf
a) Sơ đồ mạch điện như hình 12.1.
Cường độ dồng điện định mức của Đj là
1.2
=-ĩì- = 2^. = 0,4A 1 u, 3
Đ2 „
-0-?
và cường độ dòng điện định mức của Đ2 là :
Hình 12.1
Vì I2 > lị nên để cả hai đèn có thể cùng sáng được bình thường thì Đ2 phải mắc ở mạch chính, Đ| và biến trở phải mắc ở mạch rẽ.
Điện trở của mỗi đèn là :
R =	= JL = 7,5 Q và R2 = ^2. = _6_ = 6 Q
1 Ij 0,4	2 I2 1
Cường độ dòng điện chạy qua biến trở là : Ib = I2 - Ij = 1 - 0,4 - 0,6 A.
u, 3
Điện trở của biến trở khi đó là : Rh = —T = —— = 5 Q .
Ib 0,6
Công suất điện của biến trở khi đó là : 'iP = I2R = Q,62.5 = 1,8 w
- Đối với đoạn mạch gồm điện trở R[ nối tiếp với điện trở R2 ta có : Công suất điện của điện trờ R] là : 3^ = Ij2Rj = I2Rị.
Công suất điện của điện trở R2 là : 3^2 = I22ri = I2R2- Công suất điện của đoạn mạch nối tiếp là :
3a= I2Rtđ = I2(Rj + R2) = I2Rj + I2R2 = 3^! + ^2 - Đối với đoạn mạch gồm điện trở R) song song với điện trở R2 ta có :
U2 u2
Công suất điện của điện trở R) là: S^Ị = —— = ——.
R1 R1
U2 u2
Công suất điện của điện trở Rọ là : 3^2 = —.
Rọ R2
Công suất điện của đoạn mạch song song là :
^=~ = u2
Rtđ
_Ị_	1
ỵRj R2y
ir U2
R, R-
= 3^+3^
a) Vì hai đèn mắc song song vào nguồn điện có hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức của hai đèn nên công suất tiêu thụ của nai đèn bằng công suất định mức của chúng : 3^! = 100 w và 3^2 = 75 w => công suất của đoạn mạch song song là :
3P- 3^] + 3^2 = 100 + 75 = 175 w
3®	175
Cường độ dòng điện mạch chính là : I = —- =	« 0,8 A.
u 220
b) Điện trở của mỗi đèn khi sáng bình thường là :
= 484Q;R2^=220
R| =
3^,
2202
100
75
645,3 Q
Khi hai đèn mắc nối tiếp ta có :
u, 50%R,	484	u,	484
ỈỈL =	1 = JirL ->	=	_	■ =>u, « 94,3 V
u2 50%R2	645,3 U2+.Uj 645,3 + 484
Hiệu điện thế giữa hai đầu Đ, là : u2 = u - U] = 220 - 94,3 = 125,7 V. Công suất điện của đoạn mạch nối tiếp là :
u2 u2	2202
3s = ^— =	~—— = ... - .	= 85,7 w
Rnt 50%(R, + R2)	0,5(484 + 645,3)
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
12a. Hai điện trở Ri và R2 có số ghi lần lượt là 5	- 0,2 w và 10 0-0,9 w
mắc nối tiếp thành bộ điện trở. Công suất tiêu thụ điện lớn nhất của bộ điện trở này là
A. 0,45 w. B. 0,6 w.	c. 0,75 w. D. 1,1 w.
12b. Có hai điện trở Rj và R2. Số ghi của chúng lần lượt là 20 Q - 1,5 mA ; 90 Q - 3 mA. Công suất tiêu thụ điện lớn nhất trên điện trở R2 so với công suất tiêu thụ điện lớn nhất trên điện trở Rị lớn hơn
A.41ần.	. B. 4,5 lần.	c. 9 lần.	D. 18 lần.