Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng

Bài 1

Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 341 mA.

a. Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó

b. Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong một ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.

Tóm tắt bài 1

\(U=220\) V

\(I=314\) mA \(=0,314\) A

a. \(R_đ=?\) \(P=?\)

b. \(t=4\) h \(=14400\) s/ngày.

\(A=?\) trong 30 ngày.

Hướng dẫn giải bài 1

a. Điện trở của bóng đèn là:

\(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{220}{0,314}=645\) (Ω)

Công suất của bóng đèn là:

\(P=UI=220.0,341=75\) (W)

b. Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong vòng 30 ngày là:

\(A=Pt=74.14400.30=32400000\) (J)

Số đếm của công tơ điện là:

\(A=\dfrac{32400000}{3600000}=9\) (số)

Bài 2

Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V-4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9 V (như hình vẽ). Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.

a. Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.

b. Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.

c. Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn mạch trong vòng 10 phút.

Tóm tắt bài 2

Đèn: 6V-4,5W

\(U=9\) V

a. \(I_A=?\)

b. \(R_b=?\) \(P_b=?\)

c. \(t=10\) phút \(=600\) s.

\(A_b=?\) \(A=?\)

Hướng dẫn giải bài 2

a. Bóng đèn được mắc nối tiếp với biến trở.

Cường độ dòng điện định mức của đèn là:

\(I_đ=\dfrac{P_đ}{U_đ}=\dfrac{4,5}{6}=0,75\) (A)

Do đèn sáng bình thường nên số chỉ của ampe kế đúng bằng cường độ định mức của đèn:

\(I_A=I_đ=0,75\) (A)

b. Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở là:

\(U_b=U-U_đ=9-6=3\) (V)

Điện trở của biến trở khi đó là:

\(R=\dfrac{U_b}{I_A}=\dfrac{3}{0,75}=4\) (Ω)

Công suất tiêu thụ của biến trở là:

\(P_b=\dfrac{U_b^2}{R_b}=\dfrac{3^2}{4}=2,25\) (W)

c. Công của dòng điện sản ra ở biến trở trong 10 phút là:

\(A_b=U_bI_At=3.0,75.600=1350\) (J)

Công của dòng điện sản ra ở toàn mạch trong 10 phút là:

\(A=UI_At=9.0,75.600=4050\) (J)

Bài 3

Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và một bàn là có ghi 220V-1000W cùng được mắc vào ổ lấy điện 220V ở gia đình để cả hai cùng hoạt động bình thường.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này.

b. Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilôoat giờ.

Tóm tắt bài 3

Đèn: 220V-100W

Bàn là: 220V-1000W

a. Vẽ sơ đồ mạch điện. \(R_{tđ}=?\)

b. \(t=1\) h \(=3600\) s

\(A=?\)

Hướng dẫn giải bài 3

a. Sơ đồ mạch điện.

Điện trở của bóng đèn là:

\(R_1=\dfrac{U_1^2}{P_1}=\dfrac{220^2}{100}=484\) (Ω)

Điện trở của bàn là là:

\(R_2=\dfrac{U_2^2}{P_2}=\dfrac{220^2}{1000}=48,4\) (Ω)

Điện trở tương đương của mạch là:

\(R_{tđ}=\dfrac{R_1R_2}{R_1+R_2}=44\) (Ω)

b. Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong vòng 1 giờ là:

\(A=UIt=\dfrac{U^2}{R_{tđ}}t=\dfrac{220^2}{44}.3600=3960000\) (J) \(=1,1\) (kW.h)