Bài 10. Năng lượng của dòng điện và công suất điện

I. NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG ĐIỆN

1. Dòng điện mang năng lượng

Dòng điện chạy qua quạt điện làm động cơ của quạt quay, kéo theo cánh quạt quay và làm cho không khí chuyển động. Như vậy, dòng điện mang năng lượng. Trong trường hợp này, hầu hết năng lượng của dòng diện chuyển hoá thành động năng của động cơ và cánh quạt. Phần lớn động năng này lại được chuyển hoá thành động năng của dòng không khí.

Dòng điện chạy qua đèn LED trong đèn pin làm đèn phát sáng. Khi đó, hầu hết năng lượng của dòng điện chuyển hoá thành năng lượng ánh sáng.

Nhiều hiện tượng khác cũng cho thấy, dòng điện có năng lượng. Khi dòng điện chạy qua các thiết bị điện, năng lượng của dòng điện có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác. Lúc này ta nói, thiết bị đó đã tiêu thụ năng lượng điện

2. Công thức tính năng lượng của dòng điện

Có thể thấy dòng điện chạy qua thiết bị trong khoảng thời gian càng dài thì năng lượng điện tiêu thụ càng lớn.

Ở lớp 8 em đã biết, cường độ dòng điện qua đèn càng lớn thì đèn càng sáng. Khi đó, năng lượng điện chuyển hoá thành năng lượng ánh sáng càng nhiều. Như vậy, cường độ dòng điện càng lớn thì năng lượng của dòng điện càng lớn.

Năng lượng của dòng điện trong một đoạn mạch được tính bằng số đo lượng năng lượng điện đã được chuyển hoá thành dạng năng lượng khác qua đoạn mạch đó.

W = UIt

Trong đó:

• U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, đơn vị đo là Vôn (V);
• I là cường độ dòng điện, đơn vị đo là ampe (A);
• t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch, đơn vị đo là giây (s);
• W là năng lượng của dòng điện, đơn vị đo là jun (J).

1 J = 1 V.1 A.1 s

Ngoài ra, năng lượng điện còn có đơn vị đo là kilôoát giờ (kWh).

1 kWh = 1 000 W.3 600 s = 3 600 000 J = 3,6.10⁶ J

II. CÔNG SUẤT ĐIỆN

1. Công suất điện

Công suất điện là tốc độ biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác như năng lượng nhiệt, năng lượng âm thanh hoặc năng lượng ánh sáng.... Công suất điện được tính bằng năng lượng điện mà thiết bị tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Công suất điện của một đoạn mạch cũng chính là công suất của dòng điện đi qua đoạn mạch đó.

Từ công thức tính năng lượng của dòng điện có thể suy ra: Công suất điện mà thiết bị điện (hoặc một đoạn mạch) tiêu thụ bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu thiết bị (hoặc đoạn mạch) và cường độ dòng điện chạy qua nó.

P = UI

Trong đó:

• U là hiệu điện thế, đơn vị đo là vôn (V);
• I là cường độ dòng điện, đơn vị đo là ampe (A);
• P là công suất điện, đơn vị đo là oát (W).

2. Công suất điện định mức của thiết bị điện

Trên các thiết bị điện thường ghi hiệu điện thế định mức và công suất điện định mức của thiết bị đó, ví dụ như: máy hút bụi không dây: 14,4 V - 150 W, xe đạp điện: 48 V - 300 W,... Để thiết bị hoạt động bình thường, cần mắc nó với hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức của thiết bị. Khi đó, công suất điện mà thiết bị tiêu thụ bằng công suất điện định mức.