Năng lượng điện. Công suất điện SVIP

I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA ĐOẠN MẠCH

➤ Năng lượng tiêu thụ điện của một đoạn mạch

Khi đặt hiệu điện thế $U$ vào giữa hai đầu một đoạn mạch tiêu thụ điện, lực điện sẽ thực hiện công làm cho các điện tích tự do trong đoạn mạch chuyển động có hướng, tạo thành dòng điện với cường độ $I$. Sau thời gian $t$, sẽ có một lượng điện tích \(q=It\) dịch chuyển trong đoạn mạch. Công của lực điện thực hiện trong thời gian $t$ là:

\(A=Uq=UIt\)

Ở đây, $A$ là số đo năng lượng điện mà đoạn mạch nhận được (tiêu thụ) từ nguồn  điện và được gọi là năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch.

Năng lượng điện tiêu thụ của đoạn mạch bằng công của lực điện thực hiện khi di chuyển các điện tích.

\(W=A=UIt\)

Đơn vị của năng lượng điện tiêu thụ là jun, kí hiệu là J.

Dòng điện chạy trong đoạn mạch gây ra các tác dụng khác nhau. Trong quá trình đó, năng lượng điện sẽ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.

❗Ngoài đơn vị jun, người ta còn dùng đơn vị kilôoát giờ (kW.h) để đo năng lượng điện tiêu thụ: 1 kW.h = 3,6.10³ kJ.

❗Người ta đo năng lượng điện tiêu thụ bằng công tơ điện. Đơn vị của chỉ số trên công tơ là kW.h. Trong đời sống, người ta thường gọi 1 kW.h là 1 số điện.

➤ Công suất tiêu thụ điện của một đoạn mạch

Công suất tiêu thụ năng lượng điện (công suất điện) của một đoạn mạch là năng lượng điện mà mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian:

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

Đơn vị của công suất điện là oát, kí hiệu là W.

➤ Trường hợp đoạn mạch là điện trở

Khi dòng điện chạy từ đầu này đến đầu kia của một điện trở, thế năng của các điện tích giảm. Các hạt tải điện bị mất năng lượng do sự va chạm giữa chúng với các hạt cấu thành điện trở, làm điện trở nóng lên và tỏa nhiệt ra môi trường.

Như vậy, năng lượng dòng điện cung cấp đã chuyển thành nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở.

Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở $R$ được xác định bởi:

\(Q=A=UIt=RI^2t=\dfrac{U^2}{R}t\)

Công suất tỏa nhiệt được xác định bởi:

\(P=UI=RI^2=\dfrac{U^2}{R}\)

III. Công và công suất của nguồn điện

Khi mạch điện kín, nguồn điện thực hiện công làm các điện tích tự do di chuyển trong toàn mạch để tạo nên dòng điện và năng lượng của nguồn điện chuyển thành năng lượng điện. Công của nguồn điện \(A_n\), khi tạo ra dòng điện có cường độ $I$ chạy trong mạch sau khoảng thời gian $t$ được tính bằng:

\(A_n=\xi q=\xi It\)

Công suất của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó. Công suất \(P_n\) của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ năng lượng điện của toàn mạch.

\(P_n=\dfrac{A_n}{t}=\xi I\)

1. Năng lượng tiêu thụ của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và với thời gian dòng điện chạy qua.

 $A=UIt$

Năng lượng có đơn vị là jun (J).

2. Công suất tiêu thụ điện của một đoạn mạch là năng lượng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.

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

Công suất có đơn vị là oát (W).

3. Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở $R$ được xác định bởi:

 \(Q=A=UIt=RI^2t=\dfrac{U^2}{R}t\).

Công suất tỏa nhiệt được xác định bởi:

\(P=UI=RI^2=\dfrac{U^2}{R}\)

4. Một phần năng lượng của nguồn phát ra dòng điện cung cấp cho mạch ngoài, phần còn lại chuyển thành nhiệt lượng tỏa ra bên trong nguồn.