Bài 13: Điện năng - Công của dòng điện - Giải BT Vật lí lớp 9
Bài 13: Điện năng - Công của dòng điện
A – ÔN TẬP
I - Điện năng
1. Dòng điện mang năng lượng
C1:
- Dòng điện tạo ra nhiệt lượng trong các hoạt động của bàn là, mỏ hàn và nồi cơm điện.
- Dòng điện thực hiện công cơ học trong các hoạt động của máy bơm nước, máy khoan.
2. Sự chuyển hóa điện năng thành những dạng năng lượng khác
C2:
| Tên dụng cụ điện | Dạng năng lượng mà điện năng biến đổi |
|---|---|
| Bóng đèn sợi dây tóc | Năng lượng ánh sáng và nhiệt năng |
| Đèn LED | Năng lượng ánh sáng (phần lớn) và nhiệt năng |
| Nồi cơm điện, bàn là | Nhiệt năng (chiếm phần lớn) và năng lượng ánh sáng (một phần nhỏ ở những đèn tín hiệu) |
| Quạt điện, máy bơm nước | Cơ năng (phần lớn) và nhiệt năng |
C3:
+ Với bóng đèn dây tóc, ánh sáng là điện năng có ích, nhiệt năng là điện năng vô ích.
+ Với nồi cơm điện và bàn là nhiệt năng là điện năng có ích, ánh sáng (nếu có) là điện năng vô ích.
+ Với quạt điện và máy bơm nước cơ năng là điện năng có ích, nhiệt năng là điện năng vô ích.
3. Kết luận
Hiệu suất sử dụng điện năng là tỉ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hoá từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ.
H = Ai/Atp
II - Công của dòng điện
2. Công thức
C4: Mối liên hệ giữa công suất P và công A là: P = A/t
với A là công thực hiện trong thời gian t
C5: Chứng minh: A = UIt
Công suất P là đại lượng biểu trưng cho tốc độ thực hiện công, được tính bằng công thực hiện được trong một đơn vị thời gian: P = A/t => A = P. t
Ta lại có P = UI. Suy ra A = UIt.
3. Đo công của dòng điện
C6:
Mỗi số đếm của công tơ tương ứng với lựợng điện năng đã sử dụng là
A = lkWh = 1000W. 1h = 1000W. 3600s = 3600000J = 3,6.106 J
III - Vận dụng
C7:
+ Lượng điện năng mà bóng đèn này đã sử dụng là: A = P. t = 75.4 = 300W. h = 0,3kW. h
+ Khi đó số đếm của công tơ là 0,3.
C8:
+ Bếp điện đã sử dụng lượng điện năng là: A = 1,5 kWh = 1,5.1000.3600 = 5,4.106 J
+ Bếp điện có công suất là: P = A/t = 5,4.106/7200 = 750 W.
+ Cường độ dòng điện chạy qua bếp là: I = P / U = 750/220 = 3,41 A.
B – LÀM BÀI TẬP
I – Bài tập sách giáo khoa
Câu 13.1 trang 41 Vở BT Vật Lí 9: Đáp án B: Niuton (N)
Câu 13.2 trang 41 Vở BT Vật Lí 9: Đáp án C: Điện năng mà gia đình đã sử dụng
Câu 13.3 trang 41 Vở BT Vật Lí 9:
a) Khi đó điện trở của bóng đèn là:
b) Trong thời gian trên điện năng mà đèn sử dụng là: (1h = 3600s)
A = P. t = 6.3600 = 21600J = 21,6kJ
Câu 13.4 trang 41 Vở BT Vật Lí 9:
a) Bàn là có công suất điện là: P = A/t = 720000/900 = 800W = 0,8kW
b) Cường độ dòng điện chạy qua bàn là là:
Bàn là có điện trở là:
Câu 13.5 trang 41 Vở BT Vật Lí 9:
Công suất trung bình là:
Câu 13.6 trang 41 VBT Vật Lí 9:
a. Công suất điện trung bình của cả khu là: P = 4.30.500 = 60000W = 60kW
b. Trong 30 ngày khu này sử dụng lượng điện năng là:
A = P. t = 60.4.30 = 720kW. h = 2,592.1010J
c. Trong 30 ngày tiền điện của mỗi hộ là: t = 0,12.4.700.30 = 10080 đồng
Trong 30 ngày tiền điện cả khu dân cư là: T = 500.10080 = 5040000 đồng
II - Bài tập nâng cao
Câu 13a trang 42 Vở BT Vật Lí 9: Điện trở của một dây tóc bóng đèn khi thắp sáng là 24Ω. Biết rằng hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn là 12V, vậy công của dòng điện sinh ra trên dây tóc trong 1h là bao nhiêu?
Tóm tắt đề bài:
R = 24Ω, t = 1h = 3600s; U = 12V; A =?
Lời giải:
Câu 13b trang 42 Vở BT Vật Lí 9: Tính lượng điện năng tiêu thụ của một động cơ điện trong 30 ngày biết hiệu điện thế là 220V và cường độ dòng điện qua động cơ là 10A. Giả sử trung bình động cơ làm việc 8 giờ 1 ngày. Người sử dụng động cơ này phải trả bao nhiêu tiền điện trong 1 tháng nếu giá điện là 700 đồng/kW. h?
Tóm tắt đề bài:
U = 220V, I = 10A; t1ngày = 8h, trong 30 ngày; Giá điện là 700 đồng/kW. h; T =?
Lời giải:
Động cơ có công suất là: P = U. I = 2200W = 2,2 kW
Trong 1 ngày động cơ sử dụng lượng điện năng là: A1 = P. t = 2,2.8 = 17,6 kW. h
Trong 30 ngày động cơ sử dụng lượng điện năng là: 17,6.30 = 528 kW. h
Số tiền điện phải trả là: T = 528.700 = 369600 (đồng)
Bài 15: Thực hành: Xác định công suất của các dụng cụ điện
1. Trả lời câu hỏi
a. Hệ thức nào là liên hệ giữa công suất P của một dụng cụ điện hoặc một đoạn mạch liên hệ với hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I?
Hiệu điện thế và cường độ dòng điện liên hệ với nhau bằng công thức: P = U. I
b. Dùng dụng cụ gì để đo hiệu điện thế? Dụng cụ này được mắc như thế nào vào đoạn mạch cần đo?
- Hiệu điện thế được đo bằng Vôn kế.
- Cách mắc Vôn kế trong mạch: Vôn kế được mắc song song với đoạn mạch cần đo hiệu điện thế, sao cho chốt (+) của vôn kế được mắc về phía cực (+) của nguồn điện, chốt (-) của vôn kế được mắc về phía cực (-) của nguồn điện.
c. Dùng dụng cụ gì để đo cường độ dòng điện? Dụng cụ này được mắc như thế nào vào đoạn mạch cần đo?
- Cường độ dòng điện được đo bằng Ampe kế.
- Cách mắc Ampe kế trong mạch: Ampe kế được mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện chạy qua nó, sao cho chốt (+) của ampe kế được mắc về phía cực (+) của nguồn điện, chốt (-) của ampe kế được mắc về phía cực (-) của nguồn điện.
2. Xác định công suất của bóng đèn pin
Bảng 1:
a. Tính rồi điền vào bảng những giá trị công suất của bóng đèn trong mỗi lần đo.
b. Nhận xét: Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn tăng thì công suất của bóng đèn tăng. Ngược lại, khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn giảm thì công suất của bóng đèn giảm.
3. Xác định công suất của quạt điện
Bảng
2:
a. Tính và điền vào bảng 2 giá trị công suất của quạt điện tương ứng trong mỗi lần đo.
b. Công suất trung bình của quạt điện có giá trị là: