Hướng dẫn giải Bài 8. Điện năng. Công suất điện sgk Vật Lí 11. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 49 sgk Vật Lí 11 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 11, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

Bạn đang xem: Giải bài tập vật lý 11 trang 49

LÍ THUYẾT

ĐIỆN NĂNG – CÔNG SUẤT ĐIỆN

I. Điện năng tiêu thụ và công suất điện

1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch

*

– Nếu dòng điện có cường độ I thì sau một thời gian t sẽ có một điện lượng \(q = It\) di chuyển trong đoạn mạch (h.81) và khi đó lực điện một công là:

\(A= Uq = UIt\) (8.1)

Trong đó: U là hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đoạn mạch (V)

q là lượng điện tích dịch chuyển (C)

I là cường độ dòng điện trong mạch (A)

t là thời gian điện tích dịch chuyển (s)

– Vì vậy, lượng điện năng mà một đoạn tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện trường khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

2. Công suất điện

Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Hoặc bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó:

\(P = \dfrac{A}{t} = UI\) (8.2)

II. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

1. Định luật Jun len xơ

– Nếu đoạn mạch (hoăc vật dẫn) chỉ có điện trở thuần \(R\) (với \(R = \rho \dfrac{l}{S}\)) thì điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng.

– Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.

\(Q = RI^2t\) (8.3)

2. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.

\(P= RI^2\) (8.4)

III Công và công suất của nguồn điện

1. Công của nguồn điện

Thẹo định luật bảo toàn năng lượng , điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện. Từ công thức 7.3 ta có công thức tính công Ang của một nguồn điện khi tạo thành dòng điện có cường độ I chạy trong toàn mạch sau một thời gian t là:

\(A_{ng}=\xi q=\xi It\) (8.5)

2. Công suất của nguồn điện

Công suất Png của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện để thực hiện trong đơn vị thời gian. Công suất này cũng chính bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch:

\(P_{ng}=\dfrac{A_{ng}}{t}=\xi I\) (8.6)

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 46 Vật Lý 11

Hãy cho biết đơn vị tương ứng của đại lượng có mặt trong công thức (8.1) \(A = Uq=U.It\)

Trả lời:

\(A=Uq=UIt\)

Đơn vị của các đại lượng trong công thức trên là:

– Công A: Jun (J)

– Hiệu điện thế U: Vôn (V)

– Điện tích q: Culong (C)

– Cường độ dòng điện I: Ampe (A)

– Thời gian t: giây (s)

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 46 Vật Lý 11

Hãy nêu các tác dụng mà dòng điện có thể gây ra:

Trả lời:

Các tác dụng của dòng điện:

– Tác dụng nhiệt (bàn ủi, bếp điện…);

– Tác dụng hóa học (điện phân);

– Tác dụng sinh lý (điện giật, chữa bệnh, châm cứu..);

– Tác dụng từ (làm lệch kim nam châm) là tác dụng cơ bản của dòng điện.

– Tác dụng quang (làm đèn điện phát sáng)

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 46 Vật Lý 11

Dụng cụ gì dùng để đo điện năng tiêu thụ? Mỗi số đo của dụng cụ đó có giá trị bao nhiêu jun (J)?

Trả lời:

\(P = \dfrac{A}{t}=UI\)

Đơn vị của các đại lượng trong công thức trên là:

– Công suất P: Oát (W)

– Công A: Jun (J)

– Thời gian t: giây (s)

– Hiệu điện thế U: Vôn (V)

– Cường độ dòng điện I: Ampe (A)

5. Trả lời câu hỏi C5 trang 47 Vật Lý 11

Hãy chứng tỏ rằng, công suất tỏa nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được tính bằng công thức:

\(P = \dfrac{Q}{t} = R{I^2} = \dfrac{{{U^2}}}{R}\)

Và hãy cho biết đơn vị đo tương ứng với các đại lượng có mặt trong công thức trên.

Trả lời:

Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ đã chuyển hóa thành nhiệt năng (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn) nên:

\(P = \dfrac{Q}{t} = \dfrac{{R{I^2}t}}{t} = R{I^2}\)

Lại có cường độ dòng điện: \(I = \dfrac{U}{R}\)

⇒ \(P= \dfrac{{{U^2}}}{R}\)

Đơn vị của các đại lượng: Công suất P (W); Nhiệt lượng tỏa ra Q (J); thời gian t (s); điện trở R (Ω); hiệu điện thế U (V); cường độ dòng điện I (A).

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 49 sgk Vật Lí 11 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

1. Giải bài 1 trang 49 Vật Lý 11

Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính điện năng tiêu thụ và công suất điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua.

Trả lời:

Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực điện trường thực hiện.

Công thức tính điện năng tiêu thụ: \(A = Uq= UIt\)

Công thức tính công suất điện: \(P = \dfrac{A}{t} = UI\)

2. Giải bài 2 trang 49 Vật Lý 11

Hãy nêu tên một công cụ hay một thiết bị điện cho mỗi trường hợp dưới đây:

a) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng.

b) Khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.

c) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.

d) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng.

Trả lời:

a) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng.

Ví dụ: Lò vi sóng, bóng đèn điện

b) Khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.

Ví dụ: Bàn ủi (bàn là) điện

c) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.

Ví dụ: Quạt điện, mô-tơ điện.

d) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng.

Ví dụ: Bình điện phân dùng trong mạ điện.

3. Giải bài 3 trang 49 Vật Lý 11

Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Trả lời:

Công suất tỏa nhiệt P của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của một đoạn mạch đó được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Công thức: $P = R{I^2}$

4. Giải bài 4 trang 49 Vật Lý 11

Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.

Trả lời:

Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch

Công thức tính công của nguồn điện: \(A_{ng}=\xi It\)

Công thức tính công suất của nguồn điện: \(P_{ng} = \dfrac{A_{ng}}{t} = \xi I\)

?

1. Giải bài 5 trang 49 Vật Lý 11

Chọn câu đúng.

Điện năng tiêu thụ được đo bằng.

A. Vôn kế.

B. Công tơ điện.

C. Ampe kế.

D. Tĩnh điện kế.

Bài giải:

Công tơ điện là dụng cụ đo điện năng tiêu thụ.

⇒ Đáp án B.

2. Giải bài 6 trang 49 Vật Lý 11

Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?

A. Jun (J).

B. Oát (W)

C. Niutơn (N).

D. Culông (C).

Bài giải:

Công suất điện được đo bằng đơn vị Oát (W).

⇒ Đáp án B.

3. Giải bài 7 trang 49 Vật Lý 11

Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện có cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong một giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây là 6V.

Bài giải:

Theo đầu bài, ta có:

– Cường độ dòng điện qua dây dẫn: \(I=1A\)

– Thời gian: \(t=1\) giờ \(=60.60=3600s\)

– Hiệu điện thế hai đầu dây dẫn: \(U=6V\)

Ta suy ra:

Điện năng tiêu thụ:

\(A = UIt=6.1.3600 = 21600 J = 21,6 kJ = 0,006 kW.h\)

Công suất điện: \(P = UI = 6.1 = 6 W\)

4. Giải bài 8 trang 49 Vật Lý 11

Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220V – 1000 W.

a) Cho biết ý nghĩa các số ghi trên đây.

b) Sử dụng ấm điện với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 250C. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4 190 J/(kg.K)

Bài giải:

a) Ý nghĩa các số ghi trên ấm: \((220V – 1000W)\)

\(220V\) là hiệu điện thế định mức của ấm. Khi đặt vào hai đầu ấm hiệu điện thế \(220V\) thì ấm hoạt động bình thường.

\(1000W\) là công suất tiêu thụ điện của ấm điện khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế \(220V\) (gọi tắt là công suất định mức)

b) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ \(25^0C\) là: \(Q = mc.\Delta t\)

Theo đầu bài, ta có:

Nhiệt dung riêng của nước \(c=4190J/(kg.K)\)

Khối lượng của 2 lít nước: \(m=2kg\)

Độ tăng nhiệt độ độ: \(\Delta t= 100-25\)

⇒ Nhiệt lượng cần cung cấp:

\(Q= 2.4190.\left( {100 – 25} \right) = 628500J\)

Hiệu suất của ấm là 90%

\(\Rightarrow\) Lượng điện năng thực tế mà ấm tiêu thụ là:

\(A = Q.\dfrac{{100}}{{90}} = 628500.\dfrac{{100}}{{90}} = \dfrac{{2095000}}{3}J\)

Mặt khác, ta có:

\(A = P.t \Rightarrow t = \dfrac{A}{P} = \dfrac{A}{{1000}} \approx 698s\)

5. Giải bài 9 trang 49 Vật Lý 11

Một nguồn điện có suất điện động 12V. Khi mắc nguồn điện này với một bóng đèn để thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,8A. Tính công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15p và tính công suất của nguồn điện khi đó.

Xem thêm: Giáo Dục Công Dân Lớp 6 Trang 25 Gdcd 6 Kết Nối Tri Thức, Trả Lời Câu Hỏi Gdcd 6 Bài 10 Trang 24

Bài giải:

Theo đầu bài, ta có:

Suất điện động của nguồn \(\xi =12V\)

Cường độ dòng điện \(I=0,8A\)

Công của nguồn điện trong thời gian \(15\) phút = \(15.60s\) là:

\(A_{ng}= \xi It = 12.0,8.15.60 = 8640 J = 8,64 kJ\)

Công suất của nguồn điện này khi đó là:

\(P_{ng}= EI = 12.0,8 = 9,6 W\).

Bài trước:

Bài tiếp theo:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 49 sgk Vật Lí 11 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 11 tốt nhất!