Tự Chọn Lý 9 Chủ đề 2

Lý thuyết + Số Oat trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó + Công suất điện của một đọan mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đọan mạch và cường độ dòng điệ

Ngày soạn 17/10/2005

Tuần 7

Tiết 13-14 Chuyên đề II

CÔNG CÔNG SUẤT ĐIỆN

ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ

I Lý thuyết

+ Số Oat trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó

+ Công suất điện của một đọan mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đọan mạch và cường độ dòng điện qua nó

P = UI

Trong đó: - P đo bằng oát (W)

- U đo bằng Vôn (V)

- I đo bằng Ampe (A)

Trường hợp đọan mạch chỉ có dụng cụ đốt nóng có điện trở R thì:

P =RI2 = U2

R

+ Dòng điện có mang năng lượng vì nó có thể thực hiện công và cung cấp nhiệt lượng Năng lượng của dòng điện được gọi là điện năng

+ Công của dòng điện sản ra trong một đọan mạch là số đo lượng điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác trong đọan mạch đó

A= P t = UIt

Trong đó : U đo bằng Vôn (V)

I đo bằng Ampe (A)

t đo bằng giây (s)

A đo bằng Jun (J)

1J = 1Ws = 1V.A.s

Ngoài ra công của dòng điện cò được đo bằng đơn vị kilôoat giờ(kWh)

1kWh = 1000W.3600s = 3600000J = 3,6.106J

+ Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện Mỗi số đếm của công tơ điện cho biết lượng điện năng đã sử dụng là 1kWh

II Bài tập về công – công suất điện

Bài 1: Để trang trí cho một quầy hàng , người ta dùng các bóng đèn 6V-9W mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế không đổi U = 240V

a) Tìm số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường

b) Nếu có một bóng bị cháy , người ta nối tắt đọan mạch có bóng đó lại thì công suất tiêu thụ của mỗi bóng tăng hay giảm bao nhiêu phần trăm?

Giải:

a) Số bóng cần dùng: n = 240 40

6

d

U

b) Điện trở mỗi bóng: d2

d

U R P

Nếu có một bóng bị cháy thì điện trở tổng cọng của các bóng còn lại là :

R= 39Rđ = 156

Dòng điện qua mỗi đèn bây giờ là:

1,54

U

R

 

Công suất tiêu thụ của mỗi bóng bây giờ là:

P = I2Rđ = 9,48W Nghĩa là tăng lên so với trước : 9, 48 9 0,05

9



 hay tăng xấp xỉ 5%

Bài 2:Khi mắc một bóng điện vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 455mA

a) Tính điện trở và công suất của bóng khi đó

b) Bóng này được sử dụng trung bình 5 giờ trong một ngày Tính điện năng mà bóng tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện

Giải:

a) Điện trở của bóng đèn: Rđ = 220 484

0, 455

Công suất của bóng đèn : P = UI = 220V.0,455A = 100W

b) Điện năng bóng đèn tiêu thụ :

A= UIt = 220 0,455.540000 = 54054000J Số đếm của công tơ điện tương ứng :

54054000

15 3600000

J N

J

  số

Bài 3 Có hai bóng đèn với công suất định mức là P 1 = 40W và P 2 = 60W , hiệu điện thế định mức như nhau người ta mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào mạch điện có cùng hiệu điện thế như ghi trên bóng đèn Tính công suất tiêu thụ của các bóng đèn đó

Giải:

Kí hiệu công suất tiêu thụ của các bóng đèn khi mắc nối tiếp là P 1 ' và P 2 ' , ta có:

P 1 ' = R1I2 = R1

2

U



  (1)

P 2 ' = R2I2 = R2

2

U



  (2)

Ta cũng có:

P 1 = 2

1

U

R  R1 = 2

1

U

P (3)

P 2 = 2

2

U

R  R1 = 2

2

U

P (4) Thay (3) và (4) vào (1) ta có:

P 1 ' = 2

1

U

1 2

1 2

U

P P

PP

     



 

Thay số : P 1 ' =  

2

2

40.60

14, 4

40 60  W

P 1 ' =  

2

2

60.40

9,6

60 40  W

Ngày soạn 24/10/2005

Tuần 8

Tiết 15-16

BÀI TẬP CÔNG –CÔNG SUẤT ĐIỆN

Bài 1: Có hai bóng đèn ghi 40W-110V và 100W- 110V

a) Tính điện trở của mỗi đè

b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi đèn khi mắc song song hai bóng vào mạch điện 110V Đèn náo sáng hơn?

c) Tính cường độ dòng điện qua mỗi đèn khi mắc nối tiếp hai bóng vào mạch điện 220V Đèn nào sáng hơn? Mắc như thế có hại gì không?

Giải:

a) Điện trở mỗi đèn:

R1 =

1

1

110

302,5 40

U

R2 =

2

2

110

121 100

U

b) Khi mắc song song , cường độ dòng điện qua mỗi đèn:

1 1

110

0,36 302,5

U

R

2 2

110 0,91 121

U

R

  

Vì hiệu điện thế ở hai đầummỗi đèn đúng bằng hiệu điện thế ghi trên mỗi đèn , nên mỗi đèn cho công suất đúng bằng công suất ghi trên đèn , nghĩa là đèn ghi 100W-100V sáng hơn đèn ghi 40W-110V

c) Khi mắc nối tiếp vào U = 220V , hiệu điện thế ở hai đầu của cả hai đèn là 220V , và cường độ dòng điện qua hai đèn bằng nhau:

220

0,52 302,5 121

U

Do đó P 1 = R1I2 = 302,5.(0,52)2  81,8W

P 2 = R2I2 = 121.(0,52)2  32,7WW Đèn 40W-110V sáng hơn bình thường và chóng hỏng , còn đèn 100W-110V sẽ tối hơn bình thường

Bài 2: Một động cơ làm việc trong thời gian 30 phút dưới hiệu điện thế 220V Khi đó cường độ dòng điện qua nó là 0,5A Hiệu suất của động cơ là 7W5% Hãy tính:

a) Công toàn phần của dòng điện chạy qua động cơ

b) Công có ích do động cơ sản ra

c) Năng lượng hao phí

Giải:

a) Công tòan phần của dòng điện chạy qua động cơ:

A= UIt = 220.0,5 1800 = 198000J

b) Từ công thức :

100% 100%

tp ci

ci tp

H A A

c) Năng lượng hao phí là 25% năng lượng tòan phần

Ahao phí = 25%.198000J = 49500J

Bài 3: Giữa hai điểm A, B có hiệu điện thế 110V được mắc song song bóng đèn

Đ(220V-120W) và một điện trở R Cường độ dòng điện trong mạch chính đo được 0,5A Bỏ qua sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ

a) Bóng đèn Đ có sáng bình thường không ? Tại sao?

b) Tính điện trở tương đương của đọan mạch AB

c) Tính điện trở R

Giải:

a) Ta có : P = 2

d

U

R  Rđ = U2/ P = 2202 484

100  

Cường độ dòng điện qua đèn khi mắc vào AB

Iđ = 110 0, 23

484

U

A

Khi đèn sáng bình thường , cường độ dòng điện định mức qua đèn:

Iđm = Pđm / Uđm = 100/220 = 0,45A

Iđ < Iđm đèn sáng không bình thường

b) Điện trở tương đương của đọan mạch AB

110 220

0,5

AB

U R I

   

c) Điện trở R là :

R = 110 407

0,5 0, 23

o

U U

Ngày sọan 07W/11/2005

Tuần 9

Tiết 17W-18

ĐỊNH LUẬT JUN - LENXƠ

I.Lý thuyết :

+ Định luật : Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện , với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua

+ Hệ thức: Q = I2Rt

Trong đó : I đo bằng Ampe (A)

R đo bằng Ôm ()

t đo bằng giây (s)

Q đo bằng Jun (J)

Nếu Q tính bằng calo thì hệ thức : Q = 0,24I2Rt

+ Hiệu suất bếp điện được tính theo công thức :

i

tp

Q H Q



II Bài tập áp dụng:

Bài 1: Chứng minh : Trong một đọan mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó

Giải: Ta có : Q1 = I12R1t

Q2 = I22R2t



2

2

Q I R t

Vì R1 nt R2  I1 = I2 mà t1= t2

 1 1

Q R

Bài 2:

Chứng minh: Trong một đọan mạch mắc song song , nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn

tỉ lệ nghịch với điện trở của dây đó

Giải:

2

2

Q I R t

Vì R1 // R2  U1 = U2 mà t1 = t2



2 1 1

2 2

2 2

U t

U

t R

Bài 3: Cho mạch điện như sơ đồ :



Bóng đèn và bếp điện hoạt động bình thường Trên bóng đèn có ghi 220V – 100W , bếp điện có điện trở R = 220, cường độ dòng điện qua bếp là Ib = 1A

a) Tính nhiệt lượng mà bóng đèn và bếp tỏa ra trong 1 phút

b) Dùng bếp điện để đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu là 25oC thì thời gian đun sôi nước là 30 phút Tính hiệu suất của bếp, cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K

Giải :

a) Nhiệt lượng mà bếp điện tỏa ra trong 1 phút:

Qb = RbIb2t = 220.1.60 = 13200J

Điện trở của đèn là :

RĐ =

2 (220)2

484 100

d d

U

Vì đèn hoạt động bình thường nên Iđ = P đ/ U = 100/220 A

Vậy nhiệt lượng mà bóng đèn tỏa ra trong một phút là :

Qđ = RđIđ2t = 484

2

100 60 6000

 



 

 

b) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 1l nước :

Qi = mc o

t

 = 1.4200.(100o – 25o) = 315000J Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 30 phút

Q = Qb.30 = 13200.30 = 396000J

Hiệu suất của bếp:

315000 79,5%

396000

i Q H Q

Bài 4 : Một ấm điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 220 và cường độ dòng điện qua bếp là I = 2A

a) Tính nhiệt lượng mà ấm tỏa ra trong một phút

b) Dùng bếp trên để đun sôi 3 lít nước ở 25oC thì mất 20 phút Tính hiệu suất của bếp

Giải

a) Nhiệt lưộng mà ấm tỏa ra trong một phút:

Q1 = RI2t = 220.22.60 = 52800J

b) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 3 lít nước :

Qi = mct o = 3.4200.(100o – 25o) = 945000J

Nhiệt lượng mà ấm tỏa ra trong 20 phút:

Q = Q1.20 = 52800.20 = 1056000J

Hiệu suất của bếp: 945000 89,5%

1056000

i Q H Q

Ngày sọan 08/11/2005

Tuần 10

Tiết 19-20 BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ

Bài 1:một bếp điện 220V-1000W được mắc vào mạng điện 220V bằng một dây dẫn bằng đồng có tiết diện là 1mm2 , chiều dài là 5m và điện trở suất là 1,7W.10-8m

a) Tính điện trở dây dẫn

b) Cường độ dòng điện chạy trong mạch

c) Tính nhiệt lượng do bếp và do dây tỏa ra trong một phút

Giải:

a) Điện trở của dây dẫn :

6

5 1,7.10 0,085

10

d

l R

S

b) Điện trở của bếp:

Rb = U2 / P =(220)2 48, 4

1000  

Cường độ dòng điện chạy trong mạch:

220 4,54

48, 4 0,085

b d

U

c) Nhiệt lượng do bếp tỏa ra:

Qb = RbI2t = 48,4.(4,54)2.60  59856J

Nhiệt lượng do dây dẫn tỏa ra:

Qd = RdI2t = 0,085.(4,54)2.60 = 1053J

Bài 2: Một dây dẫn nhúng ngập trong 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 20oC Hỏi sau bao lâu nước sôi ? Biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây là 220V và cường độ dòng

điện trong dây là 5A Bỏ qua nhiệt lượng do ấm htu được và nhiệt lượng tỏa vào môi trường

Giải:

Nhiệt lượng cần để 1 lít nuớc tăng từ 20oC lên đến 100oC :

Q = mc(t2 – t1) = 1.4200.(100 – 20) = 336000J

Nhiệt lượng này do dòng điện cung cấp

Q = UIt

Vậy thời gian cần có :

336000 305, 45

220.5

Q

UI

Bài 3: Người ta mắc hai điện trở R1 = R2 lần lượt bằng hai cách : nối tiếp và song song rồi mắc vào mạch điện có hiệu điện thế U = 100V

a) Tính dòng điện qua các điện trở trong mỗi trường hợp

b) Xác định nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở trong hai trường hợp trong thời gian 30 phút Có nhận xét gì về kết quả tìm được

Giải:

a) Khi R1 nt R2 , Ta có :

I1 = I2 =

100

1

50 50

U

A

Khi R1 // R2 , vì R1 = R2 nên I'1 = I'2

I'1 = I'2 =

1

100 2 50

U

A

b) Nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở:

+ Khi R1 nt R2 : Q1 = Q2 = I12R1t = 12.50.30.60 = 90000J

+ khi R1 // R2 : Q'1 = Q'2 = I'12R1t = 22.50.30.60 = 360000J

Nhận xét :

'

360000

4 90000

Vậy trường hợp 2 nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở tăng 4 lần so với trường hợp 1

Bài 4 : Hãy giải thích vì sao với cùng một dòng điện chạy qua mà dây tóc của đèn thì nóng lên tới nhiệt độ rất cao còn dây dẫn nối với bóng đèn thì hầu như không nóng lên?

Giải:

Bóng đèn và dây dẫn nối bóng đèn vào nguồn điện được mắc nối tiếp nên cường độ dòng điện qua dây dẫn và qua bóng đèn là như nhau Theo định luật Jun-Lenxơ thì nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn thì tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn đó

( Q= I2Rt ) , dây tóc bóng đèn có điện trở lớn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều làm nó có thể nóng sáng lên , trong khi đó dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và có thể truyền ngay cho môi trường xung quanh , vì vậy dây dẫn hầu như không nóng lên

Ngày soạn 14/11/2005

Tuàân11

Tiết 21-22 : BÀI TẬP VỀ CÔNG –CÔNG SUẤT ĐIỆN.

ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ

Bài 1: Dây tóc của bóng đèn ôtô có điện trở khi thắp sáng là 24 Tính công dòng điện sản ra trên dây tóc trong 1 giờ , biết hiệu điện thế của bóng đèn là 12V

Giải: Aùp dụng công thức tính công của dòng điện :

A = UIt

Mặt khác : I U

R



 A U2t

R



 122 3600 21600 21,6

24

A  J  kJ

Bài 2: Cho mạch điện như sơ đồ:

R Đ



Biết R = 8 , đèn Đ có ghi 6V-3W Ampe kế có điện trở không đáng kể, người ta thấy kim của ampe kế chỉ 0,5A Tính:

a) Điện trở tòan mạch( bỏ qua điện trở của nguồn điện và các dây nối)

b) Hiêu điện thế giữa hai dầu điện trở và của đèn

A

c) Điện năng tiêu thụ của toàn mạch trong thời gian 5 giờ

d) Đèn sáng bình thường không ? Tại sao?

Giải :

a) RĐ = U2 / P = 62 12

3  

RTM = R + RĐ = 8 = 12 = 20

b) UR = I.R = 0,5 8 = 4(V)

UĐ = I.RĐ = 0,5.12 = 6(V)

c) A = UIt

t = 5.3600 = 18000(s)

U = UR + UĐ = 4 + 6 = 10 (V)

A = 10.0,5.18000 = 90000(J) = 90 kJ

P = 2 62 3

12

d

d

U

W

PĐ = UĐ.I = 6.0,5 = 3W Công suất tiêu thụ bằng công suất định mức Vậy đèn sáng bình thường

Bài 3: Đường dây từ mạng điện chung tới một gia đình có chiều dài tổng cọng là 80m và có lõi bằng đồng với tiết diện 0,5mm2 Hiệu điện thế cuối đường dây (tại nhà) là 220V Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình 4 giờ mỗi ngày Biết điện trở suất của đồng là 1,7W.10-8m

a) Tính điện trở của tòan bộ dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình

b) Tính cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kWh

Giải:

a) Điện trở của tòan bộ dây dẫn:

8

6

80 1,7.10 2,72

0,5.10

l R S

b) Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn:

I = P / U = 165 0,75

220  A

c) Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong 30 ngày

Q = I2Rt = 0,7W5 2,7W2.30.4.3600 = 660960J

Tính ra kWh :

Q = 660960 0,1836

3600000 kWh

Bài 4: Một bếp điện mắc vào hiệu điện thế không đổi U = 220V , người ta đo được cường độ dòng điện qua bếp là 5A

a) Tính điện trở của bếp

b) Tính công suất tiêu thụ của bếp và nhiệt lượng tỏa ra ở bếp trong 40 phút Giải:

a) Aùp dụng định luật Ôm :

220 44

5

U R I

   

b) Công suất tiêu thụ của bếp:

P = UI = 220.5 = 1100W

Nhiệt lượng tỏa ra ở bếp trong 40 phút:

Q = I2Rt = 52 44 2400 = 264.104J

Ngày soạn 21/11/2005

Tuần 12

Tiết 11-12 ÔN TẬP – KIỂM TRA

I ÔN TẬP

Lý thuyết:

+ Số Oat ghi trên dụng cụ điện cho biết gì?

+ Công thức tính công suất điện của một đọan mạch?

+ Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng nào?

+ Cách tính công của dòng điện

+ Phát biểu định luật Jun-Lenxơ , viết hệ thức , đơn vị các đại lượng trong hệ thức Bài Tập

Bài 1: Hai dây điện trở 24 và 8 lần lượt được mắc nối tiếp và song song vào hai điểm M, N có hiệu điện thế được duy trì ở 12V Theo cách mắc đó :

a) Tính điện trở tương đương của đọan mạch MN

b) Tính hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

c) Tính nhiệt lượng tỏa ra ở đọan MN trong thời gian 10 phút

d) So sanh công suất điện của dòng điện qua mỗi điện trở

e) So sanh công suất điện của đọan mạch MN trong hai cách mắc

Giải

Trường hợp hai điện trở mắc nối tiếp

a) Điện trở tương đương :

R = R1 + R2 = 32

b) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:

1 2

12 0,375 32

U

R

    

Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở:

U1 = IR1 = 0,37W5 24 = 9(V)

U2 = IR2 = 0,37W5 8 = 3(V) c) Nhiệt lượng tỏa ra trên đọan MN:

2 122.600 2700( )

32

U

R

d) so sánh công suất điện trên mỗi điện trở:

P1 = R1I2

P2 = R2I2

 P1/ P2 = 1

2

24 3 8

R

 P1 = 3 P2

Trường hợp hai điện trở mắc song song

a) Điện trở tương đương :

1 2

24.8

6

24 8

R R R

b) Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở:

U1 = U2 = U = 12V

c) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:

1

1

12 0,5 24

U

R

  

2

2

12 1,5 8

U

R

  

d) Nhiệt lượng tỏa ra trên đọan mạch MN :

2 122.600 14400

6

U

R

e) So sánh công suất điện trên mỗi điện trở:

P1 = 2

1

U R

P2 = 2

2

U R

 P1 / P2 = 2

1

8 1

24 3

R

 P2 = 3 P1