Bài 19: Năng lượng điện. Công suất điện

Năng lượng điện mà các thiết bị tiêu thụ phụ thuộc vào các yếu tố là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và với thời gian dòng điện chạy qua thiết bị hoạt động.

Công suất điện mà nguồn cung cấp cho mạch ngoài:

\(P=EI-I^2r=11,5\cdot1-1^2\cdot0,8=10,7W\)

Cường độ dòng điện chạy trong mạch:

\(I=\dfrac{E}{R+r}=\dfrac{6}{3,5+0,5}=1,5A\)

Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong 1 phút: 

\(Q=I^2Rt=1,5^2\cdot3,5\cdot60=473J\)

Ta có: \(I=\dfrac{\varepsilon}{R+r}\)

Với R = \(2\Omega\) thì I = 2,5A \(\Rightarrow2,5=\dfrac{\varepsilon}{2+r}\)

Với R = 8 \(\Omega\) thì I = 1A \(\Rightarrow1=\dfrac{\varepsilon}{8+r}\)

\(\Rightarrow\varepsilon=10V,r=2\Omega\)

Dòng điện sinh công rất nhỏ (có thể bỏ qua) trên các đoạn dây nối vì điện trở trên các dây dẫn là không đáng kể. Tuy nhiên, khi thực hiện điều này, hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra. Nếu nguồn điện có suất điện động lớn và điện trở trong nhỏ thì cường độ dòng điện qua mạch rất lớn, có thể gây nổ.

Khi ghép điện trở song song có: $U=U_{1}=U_{2}$

Công suất tiêu thụ điện của điện trở R1 là: $P_{1}=\frac{U^{2}}{R_{1}}$

Công suất tiêu thụ điện của điện trở R2 là: $P_{2}=\frac{U^{2}}{R_{2}}$

Mà $R_{1}<R_{2}\Rightarrow P_{1}>P_{2}$

a) Công suất toả nhiệt trên điện trở: 

\(P=\dfrac{U^2}{R}=\dfrac{12^2}{8}=18W\)

b) Nhiệt lượng toả ra trên điện trở sau 1 phút:

\(Q=\dfrac{U^2}{R}\cdot t=\dfrac{12^2}{8}\cdot60=1080J\)

Tham khảo:

Khi nối nguồn điện với mạch ngoài và phát ra dòng điện thì nhiệt độ nguồn điện cũng tăng lên do hiệu ứng Joule trên điện trở trong của nguồn.

Năng lượng của nguồn điện cung cấp trong toàn mạch, một phần toả nhiệt bên trong nguồn và phần còn lại biến thành dạng năng lượng khác tuỳ thuộc thiết bị nối vào nguồn.

Ví dụ: Với bóng đèn thì một phần biến thành nhiệt và một phần biến thành quang năng; với động cơ thì một phần biến thành nhiệt và một phần biến thành cơ năng...