Bài 25: Năng lượng và công suất điện

- Cột chỉ số mới và chỉ số cũ cho biết sự chênh lệch giữa năng lượng điện tiêu thụ tháng sau và tháng trước.

- Cột điện năng tiêu thụ: cho biết năng lượng điện đã tiêu thụ trong 1 tháng.

Tham khảo:

- Cách tính này nhằm mục đích chính là khuyến khích người dân sử dụng điện năng tiết kiệm và hiệu quả.

- Nguyên nhân do nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt, nguồn năng lượng tái tạo chưa được khai thác tối đa, nguồn năng lượng không tái tạo cạn dần, dẫn đến ngành sản xuất điện ngày càng phải khan hiếm nguồn nguyên liệu đầu vào. Do đó người ta sẽ tăng giá điện để con người sử dụng điện một cách hợp lí, tiết kiệm hơn.

- 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.

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.

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.

Tham khảo:

Trong trường hợp xe đạp điện, điện năng chuyển hóa thành cơ năng nhiều nhất. Với ấm đun nước thì điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng mới nhất, với bóng đèn dây tóc thì điện năng chuyển hóa thành quang năng và nhiệt năng. 

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

Mà: \(R=\dfrac{U}{I}\Rightarrow Q=I^2Rt=\dfrac{U^2}{R}\cdot t\)

Ta có công thức tính công suất:

\(P=\dfrac{A}{t}\Rightarrow A=P\cdot t\)

\(\Rightarrow1kWh=1000W\cdot3600s=3600000\left(J\right)=3,6\cdot10^3kJ\)