Bài 25. Năng lượng và công suất điện trang 106, 107, 108, 109, 110 Vật lý 11 Kết nối tri thức: Năng lượng điện tiêu thụ trong dụng cụ, thiết bị dùng điện ở Hình 25...

Câu hỏi:

Bảng bên ghi giá trị một số nội dung trong Hóa đơn tiền điện giá trị gia tăng (GTGT) của Công ty điện lực. Em hãy cho biết ý nghĩa của các số liệu trong bảng.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời

Lời giải chi tiết :

Trong hóa đơn cho biết lượng điện tiêu thụ hết 272 số điện tức là 272 kW, 50 số điện đầu tiên có giá 1549 đồng, 50 số điện tiếp theo có giá 1600 đồng, 100 số điện tiếp theo có giá 1858 đồng, 72 số điện cuối có giá 2340 đồng, tổng cộng tiền điện hết 511730 đồng, thêm 10% thuế nên tổng hóa đơn là 562903 đồng.

Câu hỏi:

1. Năng lượng điện tiêu thụ trong dụng cụ, thiết bị dùng điện ở Hình 25.1 chủ yếu được chuyển hóa thành dạng năng lượng nào nhiều nhất?

2. Hãy chứng minh rằng, nếu đoạn mạch chỉ có điện trở R (đoạn mạch thuần điện trở) thì nhiệt lượng đoạn mạch tỏa ra khi có dòng điện chạy qua được tính bằng công thức: \(Q = {I^2}.Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t\)(25.3)

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết :

1. Trong trường hợp xe đạp điện, điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Với ấm đun nước thì điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng, với bóng đèn thì điện năng chuyển hóa thành quang năng.

2. Nhiệt lượng của đoạn mạch tỏa ra khi có dòng điện chạy qua là: Q = UIt

mà R =\(\frac{U}{I}\)⇒\(Q = {I^2}.Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t\)

Câu hỏi:

Hãy chứng minh 1kW.h = 3,6.10³kJ

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết :

Ta có: 1J = 1W. 1s

1kW = 1000W

1h = 3600s

⇒ 1kW.h = 1000.3600 = 3,6.10³ kJ.

Câu hỏi:

1. Trên hoá đơn GTGT (tiền điện) ở đầu bài học, tiền điện được tính luỹ tiến (càng dùng điện nhiều thì đơn giá của 1 kWh điện càng tăng). Theo em, cách tính này nhằm những mục đích gì? Tại sao?

2. Cho các thông tin về bóng đèn sợi đốt và bóng đèn LED có cùng cường độ sáng như sau:

Giả sử trung bình mỗi bóng đèn sử dụng 5h/ngày, em hãy tính tiền điện phải trả cho từng bóng đèn mỗi tháng và trong 30 000 h, từ đó lập luận để so sánh về hiệu quả kinh tế khi sử dụng hai loại bóng đèn trên.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết :

1. Nhằm mục đích:

Thứ nhất về chi phí sản xuất điện, khi phụ tải tăng cao, hệ thống điện phải huy động nguồn điện chạy dầu giá cao mới có thể đảm bảo điện cho sản xuất kinh doanh và đời sống của nhân dân.

Thứ hai, điện được sản xuất từ những nguồn tài nguyên không tái tạo và đang có nguy cơ cạn kiệt.

Do đó, buộc phải tạo áp lực về giá để tiết kiệm điện.

2.

- Trong 1 tháng ta có:

Lượng điện một bóng đèn sợi đốt tiêu thụ trong 1 tháng là: A₁ = P₁.t = 100.5.30 = 15 000 (W.h) = 15 kW.h

⇒ Tiền điện phải trả là: 15.2000 = 30 000 (đồng)

Lượng điện một bóng đèn LED tiêu thụ trong 1 tháng là: A₂ = P₂.t = 20.5.30 = 3000 (W.h) = 3 kW.h

⇒ Tiền điện phải trả là: 3.2000 = 6000 (đồng)

- Trong 30000 h ta có:

Để thắp sáng 30 000 h cần 30 bóng đèn sợi đốt hết số tiền là: 30.8000 = 240 000 (đồng)

Lượng điện của bóng đèn sợi đốt tiêu thụ trong 30 000 h là: 100.30 000 = 3000 kW.h

⇒ Tiền điện phải trả là: 3000.2000 = 600 0000 (đồng) ⇒ Tổng chi phi: 6 240 000 (đồng)

Lượng điện của bóng đèn LED tiêu thụ trong 30 000 h là: 20.30 000 = 600 kW.h

⇒ Tiền điện phải trả là: 600.2000 = 1 200 000 (đồng) ⇒ Tổng chi phí: 1 248 000 (đồng)

Vậy dùng bóng đèn LED có nhiều hiệu quả về kinh tế hơn, và tiết kiệm điện hơn.

Câu hỏi:

Trên nhãn của bóng đèn 1 có ghi 220 V - 20 W và bóng đèn 2 có ghi 220 V - 10 W. Coi điện trở của mỗi bóng đèn không thay đổi.

a) Tính năng lượng điện tiêu thụ của mỗi bóng đèn khi sử dụng ở hiệu điện thế 200 trong thời gian 2 giờ.

b) Tính tổng công suất điện tiêu thụ của cả hai bóng đèn trong những trường hợp sau:

- Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V.

- Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V.

c) Dùng cách mắc nào nêu trên để cả hai bóng đèn đều sáng bình thường? Tại sao?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết :

a) Điện trở của bóng đèn 1 R₁ là \({R_1} = \frac{{U_{DM1}^2}}{{{P_1}}} = \frac{{{{220}^2}}}{{20}}\)= 2420Ω

Năng lượng tiêu thụ điện của bóng đèn 1 là: \({A_1} = \frac{{{U^2}}}{{{R_1}}}t\)= 33,06Wh

Điện trở của bóng đèn 2 R₂ là \({R_2} = \frac{{U_{DM2}^2}}{{{P_2}}} = \frac{{{{220}^2}}}{{10}}\)= 4840Ω

Năng lượng tiêu thụ điện của bóng đèn 1 là: \({A_2} = \frac{{{U^2}}}{{{R_2}}}t\) = 16,53Wh

b) Điện trở tương đương khi mắc song song là: \({R_{td}} = \frac{{{R_1}.{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}}\)= 1613,33Ω

Tổng công suất khi mắc song song hai bóng đèn là: \(P = \frac{{{U^2}}}{{{R_{td}}}}\)= 30W

Điện trở tương đương khi mắc nối tiếp là: R_td = R₁ + R₂ = 7260Ω

Tổng công suất khi mắc nối tiếp hai bóng đèn là: \(P = \frac{{{U^2}}}{{{R_{td}}}}\) = 6,67W

c) Dùng cách mắc song song để hai đèn sáng được bình thường vì khi mắc song song thì hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi bóng đèn như nhau.

Câu hỏi:

Thông thường, ở nước ta hiệu điện thế mạng điện trong các gia đình, trường học... là 220 V. Em hãy tìm hiểu về hiệu điện thể định mức, công suất định mức của mỗi thiết bị điện, cách mắc các thiết bị điện dùng trong lớp học của em và thời gian sử dụng trung bình của từng thiết bị mỗi tháng để làm các việc sau:

a) Vẽ lại sơ đồ mạch điện.

b) Áp dụng giá điện trong Hoá đơn GTGT (tiền điện) ở đầu của bài học để dự tính tiền điện trung bình phải trả mỗi tháng cho lớp học.

c) Hãy đề xuất phương án sử dụng tiết kiệm điện cho gia đình, lớp học.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải chi tiết :

Ví dụ: Mạch điện của hai bóng đèn mắc nối tiếp

Công suất định mức và hiệu điện thế định mức của bóng đèn là 100W - 220V

a) Sơ đồ mạch điện của hai bóng đèn mắc nối tiếp.

(Có hai cách mắc là mắc nối tiếp và mắc song song với nhau.)

Mỗi ngày bóng đèn thắp sáng 6h

b) Điện trở của bóng đèn là: \({R_D} = \frac{{{U_{DM}}^2}}{P} = \frac{{{{220}^2}}}{{100}}\)= 484Ω

Điện trở tương đương của mạch là: R_td = 2R_D = 2.484 = 968Ω

Công suất tiêu thụ của mạch là: \(P = \frac{{{U^2}}}{{{R_{td}}}} = \frac{{{{220}^2}}}{{968}}\)= 50W

Lượng điện tiêu thụ trong 1 tháng là: A = P.t = 50.6.30 = 9000 Wh = 9 kWh

Số tiền phải trả là: 9.1549 = 13 932 (đồng)

c) Có thể lựa chọn thay đổi cách lắp mạch điện hoặc lựa chọn bóng đèn có công suất nhỏ hơn.