Công thức tính hiệu suất sử dụng điện năng hay nhất | Cách tính hiệu suất sử dụng điện năng hay nhất - Vật Lí lớp 9

1. Lý thuyết

- Điện năng là năng lượng của dòng điện. Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, trong đó có phần năng lượng có ích và có phần năng lượng vô ích.

- Tỉ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ được gọi là hiệu suất sử dụng điện năng.

- Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm trên công tơ điện cho biết lượng điện năng sử dụng là 1 kW.h

2. Công thức

$H=\frac{A_i}{A_{tp}}=\frac{A_i}{A_i+A_{hp}}$ 

Trong đó:

H: Hiệu suất (%)

$A_i$: Năng lượng có ích (J)

$A_{hp}$: Năng lượng hao phí (J)

$A_{tp}$: Năng lượng toàn phần hoặc năng lượng tiêu thụ (J)

3. Ví dụ

Ví dụ 1: Một máy nâng chạy bằng điện, nâng một vật có trọng lượng 10000N lên độ cao 10m hết 1 phút. Biết máy nâng có công suất 3kW. Tìm hiệu suất của máy nâng.

Lời giải:

Công có ích mà máy nâng dùng để nâng vật nặng lên cao:

$A_i=A_P=P.h={10}^4.10={10}^5\left(J\right)$ 

Công toàn phần mà máy nâng sinh ra:

$A_{tp}=\text{P}.t={3.10}^3.60={\mathrm{1,8.10}}^5\left(J\right)$ 

=> $H=\frac{A_i}{A_{tp}}=\frac{{10}^5}{{\mathrm{1,8.10}}^5}\approx \mathrm{0,556}=\mathrm{55,6}\%$ 

Ví dụ 2: Một ấm điện làm bằng nhôm có khối lượng 400g, chứa được tối đa 2 lít nước. Đổ nước ở ${20}^{o}C$ vào đầy ấm, sau đó đun thì sau 15 phút thì nước bắt đầu sôi. Tính hiệu suất của ấm, biết chỉ có phần năng lượng sử dụng cho việc đun sôi nước là có ích, thất thoát nhiệt ra môi trường bằng 5% nhiệt lượng mà ấm nước sinh ra. Cho khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của nước lần lượt là 1 $kg\text{}/\text{}\mathcal{l}$ và 4200 $J\text{}/\text{}\left(kg.K\right)$, nhiệt dung riêng của nhôm là 880 $J\text{}/\text{}\left(kg.K\right)$.

Lời giải:

Nhiệt lượng cần để đun sôi nước:

$Q_1=m_{nc}.c_{nc}.\Delta t^o=\mathrm{2.1.4200.}(100-20)=672000\left(J\right)$ 

Nhiệt lượng cần để làm nóng ấm điện:

$Q_2=m_{Al}.c_{Al}.\Delta t^o=\mathrm{0,4.880.}(100-20)=28160\left(J\right)$ 

Nhiệt lượng bị thất thoát ra môi trường:

$Q_3=\mathrm{0,05.}(Q_1+Q_2)=\mathrm{0,05.}(672000+28160)=35008\left(J\right)$ 

=> $H=\frac{Q_1}{Q_1+Q_2+Q_3}=\frac{672000}{672000+28160+35008}\approx \mathrm{0,914}=\mathrm{91,4}\%$