Lý thuyết Điện năng. Công suất điện (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lý 11 Bài 8: Điện năng. Công suất điện

Bài giảng Vật Lý 11 Bài 8: Điện năng. Công suất điện

I. Điện năng tiêu thụ và công suất điện

1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch

Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

$A=Uq=UIt$

Trong đó:

+ U là hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đoạn mạch (V)

+ q là lượng điện tích dịch chuyển (C)

+ I là cường độ dòng điện trong mạch (A)

+ t là thời gian điện tích dịch chuyển (s)

2. Công suất điện

Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó:

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

II. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

1. Định luật Jun – Lenxơ

Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.

$Q=R{I}^{2}t$

2. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

Công suất tỏa nhiệt $\text{P}$ 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 trong một đơn vị thời gian.

$\text{P}=\frac{Q}{t}=R{I}^2$

III. Công và công suất của nguồn điện

1. Công của nguồn điện

Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện. Công thức tính công A_ng của một nguồn điện khi tạo thành dòng điện có cường độ I chạy trong toàn mạch sau một thời gian t là:

$A_{ng}=q\text{E}=\text{E }It$

2. Công suất của nguồn điện

Công suất $P_{ng}$ của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện để thực hiện trong đơn vị thời gian. Công suất này cũng chính bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch:

${\text{P}}_{ng}=\frac{A_{ng}}{t}=\text{E }I$

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 8: Điện năng. Công suất điện

Câu 1. Công suất định mức của các dụng cụ điện là

A. công suất lớn nhất mà dụng cụ đó có thể đạt được.

B. công suất tối thiểu mà dụng cụ đó có thể đạt được.

C. công suất đạt được khi nó hoạt động bình thường.

D. công suất trung bình của dụng cụ đó.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: 

Công suất định mức là công suất đạt được khi nó hoạt động bình thường.

Câu 2. Một đoạn mạch có điện trở xác định với hiệu điện thế hai đầu không đổi thì trong 1 phút tiêu thụ 40 J điện năng. Thời gian để đoạn mạch này tiêu thụ hết một 1 kJ điện năng là

A. 25 phút

B. $\frac{1}{40}$ phút

C. 40 phút

D. 10 phút

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Đổi 1 kJ = 1000 J.

Thời gian để đoạn mạch này tiêu thụ hết một 1 kJ điện năng là

$t=\frac{1000}{40}=25$ (phút).

Câu 3. Một đoạn mạch tiêu thụ có công suất 100 W, trong 12 phút nó tiêu thụ một năng lượng

A. 2000J

B. 5J

C. 120kJ

D. 72kJ

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

Đổi 12 phút = 720 giây

Trong 12 phút đoạn mạch tiêu thụ một năng lượng là

$A=\mathcal{P}.t$ = 100 . 720 = 72000 (J) = 72 (kJ).

Câu 4. Một đoạn mạch có hiệu điện thế hai đầu không đổi. Khi chỉnh điện trở của nguồn là 100 Ω thì công suất của mạch là 20 W. Khi chỉnh điện trở của mạch là 50Ω thì công suất của mạch là

A.10W.

B.5W.

C. 40 W.

D. 80 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: 

Từ định luật Ôm $\text{I\hspace{0.17em}=}\frac{\text{U}}{\text{R}}$

Áp dụng công thức $\mathcal{P}=U.I$

Khi R = R₁ = 100 Ω thì

${\mathcal{P}}_1=U.I_1=U.\frac{U}{R_1}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{U^2}{100}=20W$

 U² = 100.20 = 2000

Khi R = R₂ = 50 Ω thì ${\mathcal{P}}_2=U.I_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{U^2}{50}=\frac{2000}{50}=40$ W.

Câu 5. Cho một mạch điện có điện trở không đổi. Khi dòng điện trong mạch là 2 A thì công suất tiêu thụ của mạch là 100 W. Khi dòng điện trong mạch là 4 A thì công suất tiêu thụ của mạch là

A. 25 W.     

B. 50 W.     

C. 200 W.   

D. 400 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Từ định luật Ôm cho đoạn mạch $\text{I =}\frac{\text{U}}{\text{R}}$ U = I.R

Áp dụng công thức P  = U.I = I².R

Khi I = I₁ = 2 A thì

P ₁ = U.I₁ = I₁².R =2².R = 100 W  R = 25 Ω

Khi I = I₂ = 4A thì ${\mathcal{P}}_2=U.I_2=I_2^2.R=4^2.25=400\left(W\right)$

Câu 6. Công thức tính điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch là

A. A = U.I.t.

B. A=E It .  

C. A = I.tU .    

D. A = U.It .

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Công thức tính điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch là A = U.I.t

Câu 7. Công thức tính công suất điện của một đoạn mạch là

A. $\mathcal{P}=It$.                                                                                                  

B. $\mathcal{P}=\mathcal{E}It$.                                                                                                    

C. $\mathcal{P}=\mathcal{E}I$ .   

D. $\mathcal{P}=UI$    

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Công thức công suất điện của một đoạn mạch là $\mathcal{P} = UI$

Câu 8. Đặt một hiệu điện thế U = 18 V vào hai đầu điện trở R = 9 Ω thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là bao nhiêu?

A. 12 W.        

B. 18 W.        

C. 2 W.      

D. 36 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch $\text{I =}\frac{\text{U}}{\text{R}}$  = 2 A

Áp dụng công thức tính công suất điện của một đoạn mạch là

$\mathcal{P}=UI=18.2=36W$.

Câu 9. Điện năng tiêu thụ được đo bằng dụng cụ gì?

A. Ôm kế

B. Vôn kế

C. Công tơ điện

D Oát kế

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

A – ôm kế để đo điện trở.

B – vôn kế để đo hiệu điện thế.

C – công tơ điện đo điện năng tiêu thụ.

D – oát kế để đo công suất.

Câu 10. Dụng cụ nào sau đây được dùng để đo điện năng tiêu thụ

A. 

B. 

C. 

D. 

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 

Điện năng tiêu thụ được đo bằng công tơ điện.