Bài 12: Công suất điện – Vật lý 9

Chuyên đề về Công suất điện được HOCMAI sưu tầm và tổng hợp để giới thiệu tới các em học sinh cùng quý thầy cô, quý phụ huynh cùng tham khảo. Nội dung bài viết sẽ giúp các em học nắm vững kiến thức để học môn Vật lý lớp 9 tốt hơn. 

 

Bài viết tham khảo thêm:

• Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn
• Biến trở – Điện trở dùng trong kĩ thuật
• Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

 

I. Lý thuyết Công suất điện

1. Công sức định mức của các dụng cụ điện

– Số oát được ghi trên mỗi dụng cụ điện cho ta biết công suất định mức của từng dụng cụ đó, có nghĩa là công suất điện của dụng cụ lúc nó hoạt động bình thường.

– Trên từng dụng cụ điện thường có ghi: Giá trị Công suất định mức và hiệu điện thế định mức.

Ý nghĩa: Một một dụng cụ điện khi được sử dụng với một hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức thì nó sẽ tiêu thụ công suất điện bằng với công suất định mức.

Công suất định mức cho ta biết công suất giới hạn khi sử dụng dụng cụ ấy. Dụng cụ điện nếu hoạt động càng mạnh thì công suất của nó càng lớn

Ví dụ: Trên một bóng đèn có ghi là 220V – 75W có nghĩa là: Bóng đèn sẽ sáng bình thường khi được sử dụng hiệu điện thế 220V của nguồn điện thì có công suất điện chạy qua bóng đèn là 75W

2. Công suất điện

Công suất điện trong một đoạn mạch được tính bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu của đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua nó.

Công suất điện cho biết lượng điện năng đã sử dụng (tiêu thụ) trong một đơn vị thời gian. Công suất điện cho ta biết: Công thức liên hệ với cường độ dòng điện, công suất của dòng điện trên một đoạn mạch ở giữa hai đầu có hiệu điện thế U. Ví dụ: Một bếp điện có điện trở là R được mắc vào một hiệu điện thế U thì dòng điện chạy qua nó có cường độ I.

– Công thức: 

P = U.I

Trong đó:

• P là công suất (W)
• U là hiệu điện thế (V)
• I cường độ dòng điện (A)

– Đơn vị: Oát (W)

1MW = 1000kW = 1000000W

⇔ 1W = 10^-3 kW = 10^-6 MW

 

II. Giải bài tập Công suất điện SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 34 SGK Vật Lý 9

Nhận xét mối quan hệ giữa số oát ghi ở trên mỗi đèn với độ sáng yếu, mạnh của chúng.

Gợi ý đáp án

Nếu cùng chung một hiệu điện thế, đèn có số oát lớn hơn thì sẽ sáng mạnh hơn, đèn có số oát nhỏ hơn thì sẽ sáng yếu hơn

Câu C2 | Trang 34 SGK Vật Lý 9

Hãy nhớ lại kiến thức đã học ở lớp 8 và cho biết đại lượng nào có đơn vị là oát?

Gợi ý đáp án

Công suất là đại lượng có đơn vị là Oát: 1W = 1J/1s

Câu C3 | Trang 34 SGK Vật Lý 9

Một dụng cụ điện nếu hoạt động càng mạnh thì công suất của nó sẽ càng lớn. Hãy cho biết:

– Một bóng đèn có thể lúc sáng yếu, lúc sáng mạnh thì ở trong trường hợp nào bóng đèn đó sẽ có công suất lớn hơn?

– Một bếp điện được điều chỉnh có lúc nóng ít hơn, lúc nóng nhiều hơn thì ở trong trường hợp nào thì bếp có công suất nhỏ hơn?

Gợi ý đáp án

– Trong trường hợp bóng đèn có công suất lớn hơn thì nó sáng hơn.

– Trong trường hợp bếp điện có công suất nhỏ hơn thì nó nóng ít hơn.

Câu C4 | Trang 35 SGK Vật Lý 9

Từ các số liệu tại bảng 2, hãy tính tích UI đối với từng bóng đèn và so sánh tích vừa tìm được với công suất định mức của đèn ấy khi bỏ qua sai số của các phép đo.

Gợi ý đáp án

– Với bóng đèn 1 thì U.I = 6.0,82 = 4,92

– Với bóng đèn 2 thì U.I = 6.0,51 = 3,06

⇒ Bỏ qua sai số của các phép đo ta sẽ có tích U.I đối với từng bóng đèn có giá trị bằng công suất định mức được ghi trên bóng đèn.

Câu C5 | Trang 36 SGK Vật Lý 9

Xét trường hợp khi đoạn mạch có điện trở R, hãy chứng minh rằng công thức tính công suất điện của đoạn mạch là:

P = I²R = U²/R

Gợi ý đáp án

– Công suất: P = UI

– Đoạn mạch có điện trở là R ⇒ Ta có:

U = IR.P = UI = IR.I = I²R

– Mặt khác: I = U/R

⇒ P = UI = U . U/R = U²/R

Câu C6 | Trang 36 SGK Vật Lý 9

Trên một bóng đèn được ghi 220V – 75W.

• Hãy tính cường độ của dòng điện chạy qua bóng đèn và điện trở của nó lúc đèn sáng bình thường.
• Có thể dùng cầu chì kiểu 0,5A dùng cho bóng đèn này được không? Tại sao?

Gợi ý đáp án

Trên một bóng đèn được ghi 220V – 75W, khi đèn sáng bình thường:

– Cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là: 

I = P/U = 75/220 = 0,341A 

– Điện trở của đèn: 

R = U/I = 220/0,341 = 645Ω

⇒ Ta có thể sử dụng cầu chì loại 0,5 A dùng cho bóng đèn này vì nó đảm bảo được cho bóng đèn hoạt động bình thường và sẽ có sự nóng chảy, tự động ngắt mạch điện khi gặp tình trạng đoản mạch.

Câu C7 | Trang 36 SGK Vật Lý 9

Khi mắc một bóng đèn vào một hiệu điện thế 12V thì dòng điện qua nó có cường độ là 0,4 A. Tính công suất điện của bóng đèn ấy và điện trở của bóng đèn lúc đó.

Gợi ý đáp án

– Công suất điện của bóng đèn là: 

P = U.I = 12.0,4 = 4,8 W.

– Điện trở của bóng đèn:

R = U/I = 12/0,4 = 30Ω  

Câu C8 | Trang 36 SGK Vật Lý 9

Một bếp điện có thể hoạt động bình thường khi được mắc với một hiệu điện thế 220V và khi đó điện trở của bếp là 48,4Ω. Tính công suất điện của bếp điện.

Gợi ý đáp án

– Cách 1:

Công suất điện của bếp điện là:

P = U²/R = 220²/48,4 = 1000W

– Cách 2:

Cường độ dòng điện qua bếp là:

I = U/R = 220/48,4 = 50/11A

Công suất của bếp là: 

P = U.I = 220.50/11 = 1000W

 

III. Bài tập Trắc nghiệm và Tự luận Công suất điện

Câu 1: Công suất điện cho ta biết:

A) khả năng thực hiện công của dòng điện.

B) năng lượng của dòng điện.

C) lượng điện năng đã sử dụng trong một đơn vị thời gian.

D) mức độ yếu – mạnh của dòng điện.

Đáp án

Công suất điện cho ta biết lượng điện năng được sử dụng (tiêu thụ) trong một đơn vị thời gian.

→ C là đáp án chính xác

Câu 2: Công thức liên hệ giữa cường độ dòng điện, công suất của dòng điện, trên một đoạn mạch ở giữa hai đầu có hiệu điện thế U là:

A) P = U.I

B) P = U/I

C) P = I/U

D) P = U²/I

Đáp án

→ A là đáp án chính xác

Câu 3: Có hai điện trở là R1 và R2 = 2R1 mắc song song vào một hiệu điện thế không đổi. Công suất điện P1 và P2 tương ứng trên hai điện trở này sẽ có mối quan hệ nào dưới đây?

A) P1 = P2

B) P2 = 2P1

C) P1 = 2P2

D) P1 = 4P2

Đáp án

Vì hai điện trở là R1 và R2 được mắc song song với nhau vào một hiệu điện thế không đổi U nên ta sẽ có: U = U1 = U2

Công suất trên hai điện trở này là:

• P1 = U1²/R1 = U²/R1
• P2 = U2²/R2 = U²/R2

⇒ P1/P2 = R2/R1 = 2 ⇒ P1 = 2P2

→ C là đáp án chính xác

Câu 4: Trên nhiều dụng cụ ở trong gia đình thường có ghi là 220V và số oát (W). Ý nghĩa của số oát này là gì?

A) Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ đó khi nó được sử dụng với các hiệu điện thế nhỏ hơn 220V.

B) Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ đó khi nó được sử dụng cùng với đúng hiệu điện thế 220V.

C) Công suất mà dòng điện thực hiện trong vòng một phút khi dụng cụ đó được sử dụng cùng với đúng hiệu điện thế 220V.

D) Điện năng mà dụng cụ này tiêu thụ trong một giờ khi nó được sử dụng cùng với đúng hiệu điện thế 220V.

Đáp án

→ B là đáp án chính xác

Câu 5: Trên một bóng đèn có ghi là 6V – 3W. Khi đèn sáng bình thường thì nó có dòng điện chạy qua có cường độ là:

A) 0,5A 

B) 2A 

C) 18A 

D) 1,5A

Đáp án

P = U.I ⇒ I = P/U = 3/6 = 0,5A

→ A là đáp án chính xác

Câu 6: Trên một bàn là có ghi là 220V – 1100W. Khi chiếc bàn là này hoạt động bình thường thì điện trở của nó là bao nhiêu?

A) 0,2 Ω 

B) 5 Ω 

C) 44 Ω 

D) 5500 Ω

Đáp án

P = U²/R ⇒ R = U²/P = 220²/1100 = 44 Ω

→ C là đáp án chính xác

Câu 7: Trên bóng đèn dây tóc Đ1 có ghi là 220V – 100W. Trên bóng đèn dây tóc Đ2 có ghi là 220V – 75W. Mắc song song hai bóng đèn này vào một hiệu điện thế 220V. Hãy tính công suất của đoạn mạch được song song này.

A) 225W 

B) 150W 

C) 120W 

D) 175W

Đáp án

Điện trở của hai dây tóc bóng đèn Đ1 và Đ2 là:

→ D là đáp án chính xác

Câu 8: Trên một bóng đèn dây tóc Đ1 có ghi là 220V – 100W. Trên một bóng đèn dây tóc Đ2 có ghi là 220V – 75W. Mắc nối tiếp hai bóng đèn với nhau rồi mắc đoạn mạch này vào một hiệu điện thế 220V. Tìm công suất điện của đoạn mạch nối tiếp này, cho biết rằng điện trở của từng đèn khi đó bằng 50% điện trở của đèn ấy khi sáng bình thường.

A) 86,8W 

B) 33,3W 

C) 66,7W 

D) 85W

Đáp án

– Điện trở của hai dây tóc bóng đèn Đ1 và Đ2 là:

• R1 = U1²/P1 = 220²/100 = 484Ω
• R2 = U2²/P2 = 220²/75 = 645,3Ω

– Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp này là:

R = R1 + R2 = 484 + 645,3 = 1129,3 Ω

– Cường độ dòng điện chạy qua mạch:

I = U/R = 220/1129,3 ≈ 0,195A ⇒ I = I1 = I2 = 0,195A

– Hiệu điện thế giữa đầu hai đèn Đ1 và Đ2 là:

• U1 = I.R1 = 0,195.484 = 94,38V
• U2 = I.R2 = 0,195.645,3 = 125,83V

– Công suất của đoạn mạch:

• P1 = U1²/R1 = 94,38²/(484/2) = 36,8 W
• P2 = U2²/R2 = 125,83²/(645,3/2) = 49 W

→ A là đáp án chính xác

Câu 9: Trên một bóng đèn có ghi là 220V – 75W

a) Tính cường độ và điện trở dòng điện định mức của bóng đèn này (Xem điện trở của đèn phụ thuộc vào nhiệt độ không đáng kể).

b) Khi hiệu điện thế của mạng điện bị sụt giảm 10% thì công suất của đèn bị sụt giảm bao nhiêu phần trăm.

c) Khi hiệu điện thế được mắc vào đèn giảm đi n lần vậy thì công suất tiêu thụ của đèn tăng lên hay giảm xuống bao nhiêu lần? Áp dụng cho trường hợp khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn giảm đi 3 lần thì công suất sẽ như thế nào?

Đáp án

a)

– Điện trở của đèn:

R1 = U²/P = 220²/75 = 645Ω

– Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn:

I = P/U = 75/220 ≈ 341A

b) Khi bị sụt giảm 10% thì còn lại là 90%:

⇒ U’ = 0,9.U = 0,9.220 = 198V

Vậy khi hiệu điện thế bị giảm đi 3 lần thì công suất tiêu thụ giảm đi 9 lần.

Câu 10: Trên một bóng đèn có ghi là 220V – 55W

a) Tính điện trở của bóng đèn này khi nó hoạt động bình thường (Cho biết rằng điện trở của nó không phụ thuộc bởi nhiệt độ).

b) Tìm công suất tiêu thụ của bóng đèn này khi sử dụng mạng điện có hiệu điện thế là 200V. Khi đó bóng đèn có hoạt động bình thường không? Có thể dùng cầu chì kiểu 0,6A đối với bóng đèn này được không?

Đáp án

a) Điện trở của bóng đèn:

R = U²/P = 220²/55 = 880Ω

b) Khi dùng mạng điện U = 220V:

– Công suất tiêu thụ điện của bóng đèn:

P = U²/R = 200²/880 = 45,5 W

Ta thấy P = 45,5W < Pđm = 55W ⇒ Đèn sẽ sáng yếu hơn bình thường.

– Cường độ định mức: 

Iđm = P/U = 55/220 = 0,25A

Vì Iđm = 0,25A < 0,6A nên ta không thể sử dụng cầu chì loại 0,6A cho bóng đèn này được.

 

Trên đây HOCMAI đã giới thiệu tới các em học sinh và quý thầy cô, phụ huynh đầy đủ lý thuyết và hướng dẫn giải bài tập về chuyên đề Công suất điện. Mong rằng với những kiến thức được chia sẻ qua bài viết sẽ giúp các em học Vật Lý 9 tốt hơn.