Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Giải Vật Lí Lớp 11
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 11
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
• Giải Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao

Bên trong nguốn điên, có một dang năng lượng nào đó (hoả năng, co năng, nội năng…) được chuyển hóa thành điên năng. Ở bên ngoài nguồn điện (và cả ở bên trong nguồn điện), điên năng nay lại chuyển hoá thành năng lượng tương đương thuộc các dạng khác như nội năng, hoả năng,1. Công và công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch a) Công của dòng điện Khi đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch tiêu thụ điện năng, thì các điện tích tự do (hạt tải điện) có trong đoạn mạch chịu tác dụng của lực điện, chuyển dời có hướng, tạo thành dòng điện chạy qua đoạn mạch. Nếu dòng điện có cường độ 1, thì sau một thời gian f sẽ có điện lượng q = II di chuyển trong đoạn mạch và, theo công thức (4.2) lực điện thực hiện một công là : A = qU = UIt (12.1) Công này được gọi là công của dòng điện. Vậy, công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là công của lực điện làm di chuyển các điện tích tự do trong đoạn mạch và bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. Công của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ. b) Công suất của dòng điện Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của dòng điện. Nó có trị số bằng công của dòng điện thực hiện trong một đơn vị thời gian :3)/0 — A = UI (12.2)JUN (James Prescott Joule, 1818 – 1889, nhà vật lí người Anh)Yاگر —-(Henrich Friedric Emil Lenz, 1804 – 1865, nhà vật lí người Nga)57 Hình 12,1 Sơ đồ thí nghiệm kiểm Chứng định luật Jun – Len-xơ. Bình nhiệt lượng kế B đựng nước. Vật dẫn có điện trở R được nhúng trong nước.Nêu nguyên tắc của thí nghiệm kiểm chứng định luật Jun-Len-XO.Công suất toả nhiệt 3’ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ toả nhiệt của vật dẫn đó, và được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian :9- RI2 (12.5)58Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch cũng là Công suất điện tiểu thụ của đoạn mạch đó.c) Định luật Jun – Len-xơTrong trường hợp đoạn mạch chỉ có điện trở R (đoạn mạch thuần điện trở), công của lực điện chỉ có tác dụng làm tăng nội năng vật dẫn. Kết quả là vật dẫn nóng lên và toả nhiệt ra môi trường xung quanh, đó là tác dụng nhiệt của dòng điện. Như vậy, công thức (12.2) cũng biểu thị nhiệt lượng Q làm tăng nội năng của vật dẫn và toả ra môi trường xung quanh. Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch có điện trở ta có thể viết lại công thức (12.2) dưới các dạng khác nhau :A = 0 = UIt = RPt (12.3)Kết quả nói trên đã được hai nhà bác học Jun (người Anh) và Len-xơ (người Nga) cùng tìm ra bằng thực nghiệm vào năm 1843 và được gọi là định luật Jun – Len-xơ, phát biểu như sau :Whiệt lượng toả ra trên một vật dân tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật.Q = RIPt (12.4)2. Công và công suất của nguồn điệna) Công của nguồn điện Trong một mạch điện kín, nguồn điện thực hiệnCÔng g IllaCI1, tạo thành dòng điện. Công này bao gồm công của lực điện và công của lực lạ. Theo Bài 4, ta có thể suy ra, công của lực điện khi điện tích dịch chuyển theo mạch kín bằng không. Do đó, theo công thức (10.6) công của nguồn điện là : Α = α δ = ό1ι (12.6) Công của nguồn điện cũng là công của dòng điện chạy trong toàn mạch. Đó cũng là điện năng sản ra trong toàn mạch. b) Công suất của nguồn điện Công suất của nguồn điện có giá trị bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian: 2 = , = 1 (12.7) Công suất của nguồn điện có trị số bằng công suất của dòng điện chạy trong toàn mạch. Đó cũng là công suất điện sản ra trong toàn mạch.3. Công suất của các dụng cụ tiêu thụ điệnCác dụng cụ (hay thiết bị) tiêu thụ điện chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác nhau (nội năng, hoá năng, Cơ năng…).Có hai loại dụng cụ tiêu thụ điện là dụng cụ toả. nhiệt và máy thu điện. Máy thu điện là dụng cụ mà phần lớn điện năng được chuyển hoá thành năng lượng khác, không phải là nhiệt.a) Công suất của dụng cụ toả nhiệtTrong dụng cụ toả nhiệt (bếp điện, bàn là…), toàn bộ điện năng cung cấp cho dụng cụ được chuyển hoá thành nhiệt. Các dụng cụ loại này chỉ chứa điện trở.Điện năng tiêu thụ của dụng cụ toả nhiệt được tính theo công thức:2 A = UIt = RI*t = – (12.8)Baingo 12.1Công suất của một số nguồn điệnNguồn điện92(W) Baingo 12.2 Giá trị công suất của một số dụng cụ tiêu thụ điện9(W)Dụng cụ tiêu thụ പ diện Đầu máy Xe lửa chạy điện 4.10ნ Bình đun nước 2500 May diéu hoa, lo suo den 2000 1000 Mãy sấy tóc 1200 Banta 500-1000 Quat thông go, may giat 600 TM, tủ lạnh 82,120 Đèn dây tóc is Ben Pin 2 Độiphát quang 10 Đóng hó diện tử 103Hình 12.2. Một số thiết bị điện toả nhiệtHãy kể tên một số thiết bịtrên Hình 12.2 và cho biết chúng Có tác dụng gì ?60Công suất của dụng cụ toả nhiệt được tính theo công thức:29 – U RIR (12.9)b) Suất phản điện của máy thu điện Trong máy thu điện, chỉ có một phần Q’ của điện năng A cung cấp cho máy chuyển hoá thành nhiệt ở điện trở rn của máy: Q = r 12t Phần điện năng còn lại A’ được chuyển hoá thành Các dạng năng lượng có ích khác. Ví dụ quạt điện, động cơ điện… chuyển hoá điện năng thành cơ năng: acquy đang được nạp điện, bình điện phân không có hiện tượng dương cực tan (xem Bài 19) chuyển hoá điện năng thành hoá năng. Thí nghiệm chứng tỏ rằng, phần điện năng A’ này tỉ lệ với điện lượng q chuyển qua máy thu điện : A = ě, trong đó hệ số tỉ lệ ě, là đại lượng đặc trưng cho máy thu điện, được gọi là suất phản điện của máy thu điện. Từ (12.11) ta rút ra công thức:A’ 湾、= “- P 4(12.10)(12.11)(12.12)Nếu q = 1 C thì ắn=A’. Như vậy, suất phản điện của máy thu điện được xác định bằng điện nàng mà dụng cụ chuyển hoá thành dạng năng lượng khác, không phải là nhiệt, khi có một đơn vị điện tích dương chuyển qua máy.Suất phản điện có đơn vị là vôn, giống như suất điện động. Trong trường hợp máy thu điện là nguồn điện đang được nạp điện, thì suất phản điện có trị số bằng suất điện động của nguồn lúc phát điện: dòng điện nạp đi Vào Cực dương của máy thu điện.c) Điện năng và công suất điện tiêu thụ của máy thu điệnCông tổng cộng A mà dòng điện thực hiện ở máy thu điện bằng:A = Al + O = * It + “; /* = Ult (12.13) với U là hiệu điện thế đặt vào máy thu điện. Đó cũng là điện năng tiêu thụ của máy thu điện trong khoảng thời gian I.Công suất của máy thu điện là:y – A- 41-1 (12.14)trong đó 372’= #| là công suất có ích của máy thu điện. d). Hiệu suất của máy thu điệnHiệu suất của máy thu điện là: (12.15)e). Chú ý dụng cụ tiêu thụ điện, người ta thường ghi hai chỉ số, đó là công suất điện (công suất định mức) của dụng cụ, và hiệu điện thế {/4 (hiệu điện thể định mức) cần phải đặt vào dụng cụ để nó hoạt động bình thường. l . ܦ ܢ ܒ ܡ ܝ ܦ ܒ — — ܗ – ܘ bằng []. thì cô ܓܐ . . . ܬ܇– er – U། … . . . . . ܝH.2/2 ܬ݁ܶܥܐ ܗܝ ܗܕܘܺ … I ܝ ܗܘ ܕܝܢ ܬܘ .ܢ ܓܵܬܵܐ ܓܐܝܕܝ ܓܝܪ ܐܬܝtܪܩ 은 T-1 །ཁ་ཁག་ 1י ז, הי ད། ཁ་ཁག་ །ཁ་7, – “đi, gọi là cường độ dòng điện định mức. h=舌* d4. Do công suất điện và điện năng tiêu thụ Muốn xác định công suất điện tiêu thụ ở một đoạn mạch, người ta dùngmột ampe kế để đo cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và dùng một kế để đo hiệu điện thế hai đầu đoạ ạch (Hình 12.3a). Từ đó, tính côngsuất của dòng điện trên đoạn mạch theo công thức (12.2).Trong kĩ thuật, người ta chế tạo ra dụng cụ dùng để đo công suất, gọi là oát kế. Độ lệch của kim chỉ thị trên mặt chia độ cho ta biết công suất tiêu thụ trong đoạn mạch.Hãy tìm Công thức liên hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào máy thu điện và suất phản điện čop của máy. Từ đó tìm điều kiện về U để máy thu điện hoạt động bình thường.Hãy chứng minh Công thức (12.15).61norriti ۔۔4……….. ܬ ܐ ܝ ܥܝ ܢܝ ܠ ܐ ܬܝ ܢܝ … ܓܘ ܓܘ ܓܝ4܂ r¬ a ta dùng máy đếm điện năng hay công tơ điện (Hình 12.3b). Điện năng tiêu thụ thường được tính ra kilôoát giờ (kW.h)1 kWh = 3 600 000 JHình 123 Sơ đồ mạch điện đo công suất điện (a) và Công tơ điện xoay chiều (b).2. CÂU HÖI Công của dòng điện là gì ? Hãy phát biểu định luật Jun – Len-Xơ. Suất phản điện của máy thu điện là gì ?. Cùng một dòng điện chạy qua dây dẫn và dây tóc một bóng đèn. Tại sao dây tóc thì nóng đến sáng trắng mà dây dẫn lại hầu như không nóng lên ?57. BằI TÂP1. Chọn phương án đúng. Theo định luật Jun – Len-xơ, nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn A, tỉ lệ Với Cường độ dòng điện qua dây dẫn. B, tỉ lệ Với bình phương Cường độ dÔng điện. C. tỉ lệ nghịch Với bình phương Cường độ dòng điện. D, tỉ lệ Với bình phương điện trở của dây dẫn.62 2. Tổ hợp các đơn vị đo lường nào dưới đây không tương đương Với đơn vị Công suất trong hệ SI ? A. JIS. B. A. V. C. A2. () D. (22 V. 3. Hai bóng đèn có công suất định mức lần lượt là 25 W và 100 W. đều làm việc bình thường ở hiệu điện thế 110 W. Hỏi: a) Cường độ dòng điện qua bóng đèn nào lớn hơn ? b) Điện trở của bóng đèn nào lớn hơn ? c) Có thể mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào mạng điện có hiệu điện thế 220 V được không ? Đèn nào sẽ dễ hỏng (Cháy) ? 4. Hai bóng đèn có các hiệu điện thế định mức lần lượt là U4 = 110V và U2 = 220 V. Tim tỉ số các điện trở của chúng nếu CÔng suất định mức của hai bóng đó bằng nhau. 5. Để bóng đèn loại 120 V–60Wsáng bình thường ở mạng điện có hiệu điện thế là 220 V, người ta mắc nối tiếp với nó một điện trở phụ R. Tỉm điện trở phụ đó.Em Có biết 2 • Khi hoạt động, dây điện trở của bếp điện, bàn là, dây tóc bóng đèn có nhiệt độ cao (từ 600°C – 2500°C). Ở nhiệt độ đó, điện năng tiêu thụ được chuyển hoá, toả ra ngoài dưới dạng nhiệt (bằng đối lưu, dẫn nhiệt và dưới dạng bức xạ). Đối với bóng đèn 100 W. thì có một phần Công suất, khoảng 30 W, bị tiêu hao (do dẫn nhiệt ở thuỷ tinh, do hiện tượng đối lưu của khí chứa trong bóng đèn). Phần công suất còn lại, 70 W, chủ yếu chuyển thành bức xạ hồng ngoại, chỉ có khoảng 5 W trong đó được phát xạ dưới dạng ánh sáng nhìn thấy. Như vậy, hiệu suất phát sáng của loại đèn này chỉ khoảng 5%. • Đối với động cơ điện một chiều, thì suất phản điện phụ thuộc vào tốc độ quay (số vòng quay n trong 1 phút), ví dụ như ở trong Bảng 12.3 (với một động Cơ Công suất lớn). Bang 12.3I (A) 2°, (V) 6 2 340 429 12 1580 421 18 1300 417 24. 1 150 402Hiệu suất của động cơ điện trong các đồ chơi vào khoảng 10%, còn với động Cơ kĩ thuật Có chất lượng cao thì vào khoảng 90%.63