BÀI 19: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN. CÔNG SUẤT ĐIỆN

I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA ĐOẠN MẠCH

1. Năng lượng tiêu thụ điện của một đoạn mạch

- Năng lượng tiêu tụ điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và với thời gian dòng điện chạy qua.

A = UIt

- Trong hệ SI, năng lượng có đơn vị là jun (J).

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr113)

Dòng điện sinh công rất nhỏ trên các đoạn dây nối vì điện trở trên các dây dẫn là không đáng kể. Tuy nhiên, khi thực hiện điều này, hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra. Nếu nguồn điện có suất điện động lớn và điện trở trong nhỏ thì cường độ dòng điện qua mạch rất lớn, có thể gây nổ.

2. Công suất tiêu thụ điện của một đoạn mạch

- Công suất tiêu thụ điện của một đoạn mạch là năng lượng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian

P=$\frac{A}{t}$=UI

Trong hệ SI, công suất có đơn vị là oát (W).

3. Trường hợp đoạn mạch là điện trở

- Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R được xác định bởi:

Q=A=UIt=RI$^{2}$t=$\frac{U^{2}}{R}$t

Công suất tỏa nhiệt được xác định bởi:

P=UI=RI$^{2}$=$\frac{U^{2}}{R}$

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr114)

Khi ghép hai điện trở song song, hiệu điện thế giữa hai đầu của các điện trở luôn có cùng giá trị. Mặt khác, do R$_{2}$ > R$_{1}$ nên dòng điện qua điện trở R$_{1}$ lớn hơn qua R$_{2}$. Do đó, ta có công suất tiêu thụ điện trên điện trở R$_{1}$ lớn hơn trên R$_{2}$.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr114)

a) Công suất tỏa nhiệt trên điện trở:

P=$\frac{U^{2}}{R}$=$\frac{12^{2}}{8}$=18W

b) Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở sau 1 phút:

Q = Pt = 18.60 = 1080 J

II.  NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA MỘT NGUỒN ĐIỆN

1. Sự biến đổi năng lượng trong một nguồn đang phát điện

- Một phần năng lượng của nguồn phát ra dòng điện cung cấp cho mạch ngoài, phần còn lại chuyển thành nhiệt lượng tỏa ra bên trong nguồn.

- Công suất tiêu thụ điện của mạch ngoài được tính theo công thức:

P=$\frac{A}{t}$=ξI - rI$^{2}$

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr115)

Khi nối nguồn điện với mạch ngoài và phát ra dòng điện thì nhiệt độ nguồn điện cũng tăng lên do hiệu ứng Joule trên điện trở trong của nguồn.

Năng lượng của nguồn điện cung cấp trong toàn mạch, một phần toả nhiệt bên trong nguồn và phần còn lại biến thành dạng năng lượng khác tuỳ thuộc thiết bị nối vào nguồn.

Ví dụ: Với bóng đèn thì một phần biến thành nhiệt và một phần biến thành quang năng; với động cơ thì một phần biến thành nhiệt và một phần biến thành cơ năng...

2. Năng lượng và công suất điện

- Năng lượng toàn phần do nguồn điện sinh ra trên toàn mạch:

A$_{0}$ = ξIt

- Công suất của nguồn điện là đại lương đặc trưng cho tốc độ sản sinh năng lượng của nguồn điện và được tính theo công thức:

P$_{0}$=$\frac{A_{0}}{t}$=ξI

- Hiệu suất của nguồn điện được xác định bằng tỉ số:

H=$\frac{P}{P_{0}}$=$\frac{U}{\xi }$

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr115)

Công suất mà nguồn điện cung cấp cho mạch ngoài:

P = UI = (ξ – rI).I = (11,5 – 0,8.1).1 = 10,7 W