Vật lý 11 bài 8: Điện năng, Công và Công của nguồn điện Các công thức tính và bài tập. Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua và công suất tiêu thụ của đoạn mạch là nội dung kiến thức vật lý mà học sinh đã được biết từ bậc THCS.
Bài này chúng ta tìm hiểu về quá trình sinh công khi có dòng điện chạy qua, về mối quan hệ giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch kín, công thức, cách tính nhiệt lượng tỏa ra theo Jun. -Định luật thấu kính và ứng dụng vào giải toán.
I. Điện năng tiêu thụ và công suất điện
1. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch– Điện lượng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để biến đổi nó thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện sinh ra do sự chuyển dời có hướng của các điện tích.
A = Uq = UIt
– Trong đó:
A: Công của lực điện (J)
U: Hiệu điện thế mạch (V)
I: Dòng điện mạch (A)
t: Thời gian (s)
q: Lượng điện tích chuyển qua mạch trong thời gian t (C).
2. Công suất điện
– Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ của đoạn mạch đó và có giá trị bằng công suất tiêu thụ của đoạn mạch trong một đơn vị thời gian.
– Công suất điện bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
II. Nhiệt dung của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
1. Định luật Jun-Lens
– Phát biểu định luật Jun-Len: Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn.
– Công thức của định luật Jun-Lens: Q = RI2t
– Trong đó:
Hỏi: Nhiệt (J)
R: Điện trở (Ω)
I: Cường độ dòng điện (A)
t: Thời gian dòng điện chạy qua (s)
2. Nhiệt dung của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua
– Nhiệt dung ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian.
– Trong đó:
P: Sức mạnh (W)
Hỏi: Nhiệt (J)
R: Điện trở (Ω)
I: Cường độ dòng điện (A)
t: Thời gian dòng điện chạy qua (s)
III. Công và công suất của nguồn điện
1. Công của nguồn điện
– Công suất tiêu thụ trên toàn mạch bằng công của ngoại lực bên trong nguồn điện, tức là công của nguồn điện.
Ang = Eq = E.It
– Trong đó:
E: Suất điện động của nguồn (V)
q: Điện tích chuyển qua nguồn (C)
I: Cường độ dòng điện chạy qua nguồn (A)
t: Thời gian dòng điện chạy qua nguồn (s)
2. Công suất cung cấp điện
– Công suất Pơng của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của cả đoạn mạch.
– Công suất của một nguồn đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công mà nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian.
IV. Bài tập vận dụng tính Cơ năng ngưng tụ, Công và Công suất của nguồn, Định luật Jen.
* Bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 11: Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính công suất tiêu thụ và công suất điện của đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.
° Giải bài 1 trang 49 SGK Vật Lý 11:
– Công suất tiêu thụ của một đoạn mạch được đo bằng công do lực điện trường thực hiện.
Công thức tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch: 
Công thức tính công suất điện của đoạn mạch là: 
* Bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 11: Kể tên một dụng cụ hoặc thiết bị điện ứng với mỗi trường hợp sau:
a) Khi hoạt động, nó chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt và ánh sáng
b) Khi hoạt động, toàn bộ điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng.
c) Khi hoạt động, nó biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.
d) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành hoá năng và nhiệt năng.
° Lời giải bài 2 trang 49 SGK Vật Lý 11:
a) Một bóng đèn sợi đốt
b) Bàn ủi (bàn ủi), bếp điện
c) cái quạt
đ) Pin (ắc quy điện)
* Bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 11: Nhiệt dung của mỗi đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?
° Đáp án bài 3 trang 49 SGK Vật Lý 11:
– Nhiệt dung P ở một vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho công suất tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn đó trong thời gian 1s: P = R.I2
* Bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công của nguồn điện và công suất tiêu thụ của mạch kín có mối quan hệ như thế nào? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.
° Giải bài 4 trang 49 SGK Vật Lý 11:
– Điện năng tiêu thụ trong mạch kín do ngoại lực bên trong nguồn điện tiêu thụ.
– Công của nguồn điện: Ang = EIt (với E là suất điện động của nguồn điện)
– Công suất của nguồn điện: 
* Bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 11: chọn câu đúng: Điện năng tiêu thụ được đo bằng
A. Vôn kế
B. Công tơ điện
C. Ampe kế
D. Máy đo tĩnh điện
° Giải bài 5 trang 49 SGK Vật Lý 11:
¤ chọn đáp án: B. Công tơ điện
– Điện năng tiêu thụ được đo bằng đồng hồ điện
* Bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 11: Công suất điện trường được đo bằng đơn vị nào sau đây?
A. Tháng Sáu (J)
B. Oát (W)
C. Newton (N)
D. Coulomb (C)
° Giải bài 6 trang 49 SGK Vật Lý 11:
¤ chọn đáp án: B. Oát (W).
* Bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 11: Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi có dòng điện cường độ 1A chạy qua vật dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn này là 6V.
° Lời giải bài 7 trang 49 SGK Vật Lý 11:
– Theo đề bài ta có: I = 1(A); U = 6(V); t = 1(h) = 3600(s).
– Công suất tiêu thụ của đoạn mạch: A=U.It = 6,1.3600=21600(J)
– Công suất điện của mạch: 
* Bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11: Trên nhãn của ấm điện có ghi 220V-1000W.
a) Cho biết ý nghĩa của các số ghi trên đó.
b) Dùng ấm điện có hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước có nhiệt độ 25oC. Tính thời gian đun, biết hiệu suất của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K).
° Giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11:
a) Ý nghĩa các số ghi trên ấm điện: 220V – 1000W
– Chỉ số 220V là hiệu điện thế định mức đặt vào hai đầu ấm điện để ấm hoạt động bình thường.
– Chỉ số 1000W là công suất tiêu thụ điện định mức của ấm siêu tốc khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế 220V.
b) Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25°C là: Q = mc.Δt
Theo đề bài ta có:
Khối lượng của 2 lít nước: m = 2kg.
Nhiệt dung riêng của nước: c = 4190 J/(kg.K)
Độ tăng nhiệt (nước trong bài này): Δt = 100 – 25.
⇒ Nhiệt lượng cần cung cấp là:
Q = mc.Δt = 2,4190.(100 – 25) = 628500(J).
– Theo bài, hiệu suất của ấm là 90%, vậy lượng điện năng thực tế mà ấm tiêu thụ là:
– Tôi có: 
* Bài 9 trang 49 SGK Vật Lý 11: Một nguồn điện có suất điện động 12V. Khi mắc nguồn điện này thành mạch kín thì cung cấp cường độ dòng điện 0,8A. Tính công của nguồn điện này sinh ra trong thời gian 15 phút và tính công của nguồn điện khi đó.
° Giải bài 8 trang 49 SGK Vật Lý 11:
– Theo đề bài ta có: E = 12V, I = 0,8A, t = 15 phút = 15,60 = 900 (s).
– Công của nguồn điện phát ra trong 15 phút: Ang = EIt = 12,0.8.900 = 8640(J).
– Công suất của nguồn điện lúc này: Png = EI = 12.0,8 = 9,6(W)
– Kết luận: Ang = 8640(J); Png = 9,6(W).
Hy vọng với bài viết về quá trình sinh công khi có dòng điện chạy qua, về mối quan hệ giữa công của nguồn điện và điện năng tiêu thụ trong mạch kín, công thức, cách tính nhiệt dung theo định luật Jun-Len và sử dụng giải pháp trên để giúp trẻ em. Mọi góp ý và thắc mắc các bạn để lại bình luận dưới bài viết để trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong ghi nhận và hỗ trợ, chúc các bạn học tập tốt..
Bản quyền bài viết thuộc về trường THPT Lê Hồng Phong. Mọi sao chép đều là gian lận!
Nguồn chia sẻ: https://c3lehongphonghp.edu.vn
Vật lý 11 bài 8: Điện năng, Công và Công của nguồn điện Công thức tính và bài tập