Bài 11. Năng lượng điện. Công suất điện trang 50, 51, 52 Khoa học tự nhiên 9 Chân trời sáng tạo: Trên nhãn của một chiếc bàn có ghi các thông số 220 V, 15 W. Những con số này có ý...

Câu hỏi:

Trên nhãn của một chiếc bàn có ghi các thông số 220 V, 15 W. Những con số này có ý nghĩa gì?

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.

Lời giải chi tiết :

Thông số 220V là hiệu điện thế định mức, thông số 15 W là công suất định mức.

Câu hỏi:

Nêu một số ví dụ khác chứng tỏ dòng điện có năng lượng.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.

Lời giải chi tiết :

Quạt, đèn, điều hòa, tủ lạnh, bếp từ,...

Câu hỏi:

Cho đoạn mạch điện như hình bên dưới. Biết R₁ = 40 Ω. Số chỉ của vôn kế và ampe kế lần lượt là 12 V và 0,4 A.

a) Tính điện trở R₂.

b) Tính năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ trong thời gian 15 phút.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện mắc nối tiếp:

- Điện trở tương đương của đoạn mạch: R_tđ = R₁ + R₂

- Cường độ dòng điện trong mạch: I = I₁ = I₂

- Hiệu điện thế: U = U₁ + U₂

- Năng lượng điện tiêu thụ: W = UIt

Lời giải chi tiết :

a) Mạch AB gồm hai điện trở mắc nối tiếp

=> I = I₁ = I₂ = 0,4 A

Điện trở R₂ là:

\({R_2} = \frac{{{U_2}}}{{{I_2}}} = \frac{{12}}{{0,4}} = 30{\rm{ }}{\Omega _{}}\)

b) Hiệu điện thế của điện trở R₁ là:

U₁ = I₁R₁ = 0,4.40 = 16 V

Hiệu điện thế của đoạn mạch AB là:

U = U₁ + U₂ = 16 + 12 = 28 V

Năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ trong thời gian 15 phút là:

W = UIt = 28.0,4.15.60 = 10 080 J

Câu hỏi:

Chứng minh rằng đối với đoạn mạch điện chỉ chứa điện trở thì công suất điện của điện trở còn được xác định bởi biểu thức:

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện:

- Năng lượng điện tiêu thụ: \(W = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t = Pt\)

- Công suất tiêu thụ: \(P = UI = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{W}{t}\)

- Định luật Ohm: \(I = \frac{U}{R}\)

Lời giải chi tiết :

Với mạch điện chỉ chứa điện trở, năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ là:

W = I²Rt

Công suất của điện trở là:

\(P = \frac{W}{t} = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R}\)

Câu hỏi:

Cho đoạn mạch điện AB như hình bên dưới. Biết R₁ = 40 Ω, R₂ = 60 Ω và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch điện là U_AB = 24 V.

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch điện AB.

b) Tính công suất điện của đoạn mạch điện AB.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về mạch điện mắc nối tiếp:

- Điện trở tương đương của đoạn mạch: R_tđ = R₁ + R₂

- Cường độ dòng điện trong mạch: I = I₁ = I₂

- Hiệu điện thế: U = U₁ + U₂

- Năng lượng điện tiêu thụ: \(W = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t = Pt\)

- Công suất tiêu thụ: \(P = UI = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{W}{t}\)

Lời giải chi tiết :

a) Điện trở tương đương của đoạn mạch điện AB là:

R_tđ = R₁ + R₂ = 40+ 60 = 100 Ω

b) Công suất điện của đoạn mạch điện AB là:

\({P_{AB}} = {U_{AB}}{I_{AB}} = \frac{{{U_{AB}}^2}}{{{R_{td}}}} = 5,76{\rm{ }}W\)

Câu hỏi:

Xác định hiệu điện thế định mức và công suất điện định mức của bóng đèn trong Hình 11.4.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện:

- Hiệu điện thế định mức: là hiệu điện thế để dụng cụ điện hoạt động bình thường.

- Công suất điện định mức: là Công suất điện của dụng cụ khi dụng cụ điện hoạt động bình thường.

Lời giải chi tiết :

Hiệu điện thế định mức của bóng đèn là 220 V.

Công suất điện định mức của bóng đèn là 20 W.

Câu hỏi:

1. Trả lời câu hỏi ở phần Mở đầu bài học.

2. Một bóng đèn compact giá 75 000 đồng có công suất 18 W và thời gian thắp sáng tối đa khoảng 6 000 h. Một bóng đèn LED giá 92 000 đồng có công suất 12 W và thời gian thắp sáng tối đa khoảng 18 000 h. Hai đèn có độ sáng tương đương nhau. Biết giá 1 kWh điện là khoảng 2 000 đồng. Hãy tính chi phí cho việc sử dụng mỗi loại bóng đèn trên trong 18 000 h.

Hướng dẫn giải :

1. Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện:

- Hiệu điện thế định mức: là hiệu điện thế để dụng cụ điện hoạt động bình thường.

- Công suất điện định mức: là Công suất điện của dụng cụ khi dụng cụ điện hoạt động bình thường.

2. Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện:

- Năng lượng điện tiêu thụ: \(W = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t = Pt\)

- Công suất tiêu thụ: \(P = UI = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{W}{t}\)

Lời giải chi tiết :

1.

Thông số 220 V là hiệu điện thế định mức của chiếc đèn bàn.

Thông số 15 W là công suất điện định mức của chiếc đèn bàn.

2.

Trong 18000 h, lượng điện mà đèn LED tiêu thụ được là:

W_LED = P_LED.t = 12.18000 = 216 000 Wh = 216 kWh

Chi phí cho việc sử dụng đèn LED trong 18 000 h là:

T_LED = 92000 + W_LED.2000 = 92000 + 216.2000 = 524 000 đồng

Trong 18000 h, lượng điện mà đèn compact tiêu thụ được là:

W_c = P_c.t = 18.18000 = 324 000 Wh = 324 kWh

Do thời gian thắp sáng tối đa của đèn compact là 6000 h nên để thắp sáng trong 18000, ta cần mua 3 bóng đèn loại này.

Chi phí cho việc sử dụng đèn compact trong 18 000 h là:

T_c = 75000.3+ W_c.2000 = 225000 + 324.2000 = 873 000 đồng

Câu hỏi:

Vì sao dây dẫn nối với bóng đèn luôn có vỏ bọc cách điện, tiết diện lớn, trong khi dây tóc bóng đèn được để trần, tiết diện nhỏ?

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.

Lời giải chi tiết :

Vì dây tóc cần có điện trở lớn. Dòng điện đi qua dây tóc bóng đèn làm dây tóc nóng lên và phát sáng, điện trở của dây càng lớn thì dây càng nóng nên dây tóc bóng đèn cần được để trần và có điện trở lớn. Để điện trở của dây tóc càng lớn thì dây cần có tiết diện nhỏ.