Công suất tiêu thụ của mạch ngoài

Khi học về dòng điện chắc rằng những chúng ta đã quá quen với những khái niệm về công suất mà dòng điện sinh ra. Hôm nay tất cả chúng ta cùng khám phá thêm một công thức tính công suất khác của dòng điện. Sau đây, Toploigiai sẽ mang đến cho các bạn kiến thức vô cùng bổ ích về công suất tiêu thụ mạch ngoài của dòng diện qua bài viết dưới đây!

1. Công suất mạch ngoài là gì?

Mạch ngoài của toàn mạch có thể là các điện trở hoặc các vật dẫn được coi như các điện trở nối liền hai cực của nguồn điện. Chúng ta cũng cần xác định và phân tích các điện trở được mắc với nhau nối tiếp hay song song để áp dụng định luật Ôm cho phù hợp.

Ví dụ: Dây dẫn bóng điện

Trong đoạn mạch của dòng điện bao gồm các mạch điện sau:

- Mạch điện chứa nguồn điện gọi là mạch trong

- Mạch chưa các điện trở hoặc các thiết bị điện là mạch ngoài

- Vậy công suất mạch ngoài là tổng các điện trở ở nguồn điện.

>>> Tham khảo: Một bàn là dùng điện 220V. Có thể thay đổi giá trị điện trở cuộn dây bàn là này như thế nào để dùng điện 110V mà công suất không thay đổi?

2. Công suất tiêu thụ mạch ngoài của nguồn điện

Công suất tiêu thụ chính là đại lượng đặc trưng cho tốc độ tiêu thụ điện năng của mạch điện. Ký hiệu của công suất tiêu thụ là P.

Đối với cách tính thì công thức tiêu thụ của đoạn mạch được tính bằng trị số điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ của một đơn vị thời gian. Hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa 2 đầu của đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

Trong đó: Mạch chứa nguồn điện gọi là mạch trong, mạch chứa các điện trở (hoặc các thiết bị điện (vd: bóng đèn…)) gọi là mạch ngoài.

Công thức tính công suất mạch ngoài dòng điện bằng tích của suất điện động của nguồn điện (ξ) và cường độ dòng điện chạy qua nguồn ( I ) .

P_nguồn = ξ.I

Trong đó :

- P_nguồn là công suất nguồn điện chung (W)

- ξ là suất điện động của nguồn điện (V)

- I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn điện (A)

Công suất tiêu thụ trên điện trở:

P = U.I = R.I2 = U2/R 

- U: hiệu điện thế hai đầu điện trở cần xét (V)

- I: dòng điện chạy qua điện trở cần xét (A).

- R: điện trở cần xét (Ω)                                 

- P: công suất tiêu thụ của điện trở cần xét (W)

Chú ý: Cách quy đổi sang W như sau:

1 kW = 1000 W

1 MW = 1.000.000 W

1 W = 10-3 kW = 10-6 MW

1 W = 1V.1A

Số oát được ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ điện đó, hiểu rằng công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường. Ngoài ra, trên mỗi dụng cụ điện thường ghi giá trị hiệu điện thế định mức và công suất định mức.

>>> Tham khảo: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, để giảm công suất hao phí trên đường dây truyền tải thì người ta thường sử dụng biện pháp nào sau đây?

* Nếu mạch ngoài có n điện trở thì công suất tiêu thụ của mạch ngoài bằng tổng công suất tiêu thụ của các trở:

P = P1 + P2 + ... + Pn

+ Trong đoạn mạch mắc nối tiếp (cùng I) thì: P1/P2 = R1/R2 (công suất tỉ lệ thuận với điện trở).

+ Trong đoạn mạch mắc song song (cùng U) thì: P1/P2 = R2/R1 (công suất tỉ lệ nghịch với điện trở).

3. Một số bài tập bổ trợ về cách tính công suất mạch ngoài của nguồn điện

Bài tập 1: Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ dòng điện là 241 mA. Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó bằng bao nhiêu?

Lời giải

U = 220V

I = 241mA = 241/1000 = 0,241 (A)

Điện trờ của bóng đèn là:

R = U/I = 220/0,241 = 912 (Ω)

Công suất của bóng đèn là:

P = U.I = 220 × 0,241 = 53 (W)

Bài tập 2: Một bóng đèn dây tóc có ghi 12V – 6W.

a) Các thông số trên có ý nghĩa gì?

b) Tính điện trở của bóng đèn và cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn khi sáng bình thường?

Lời giải:

a) Các thông số ghi trên đèn cho biết các giá trị định mức để đèn hoạt động bình thường.

Bóng đèn trên hoạt động bình thường khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn bằng 12V. Khi đó bóng đèn tiêu thụ công suất 6W.

b) Cường độ dòng điện chạy qua đèn khi sáng bình thường: I = Pđ/Uđ = 6/12 = 0,5A.

Điện trở của bóng đèn: 

Bài tập 3: Một bóng đèn dây tóc có ghi 6 V – 3 W được mắc vào hiệu điện thế 3 V. Tính công suất tiêu thụ của bóng đèn? Coi điện trở của dây tóc không thay đổi theo nhiệt độ.

Lời giải:

Điện trở của bóng đèn: 

.

Khi mắc đèn vào hiệu điện thế 3V thì đèn hoạt động yếu hơn mức bình thường.

Công suất tiêu thụ của bóng đèn: 

.

Bài tập 4: Khi mắc một bóng điện vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 250 mA.

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 và số tiền phải trả mà bóng tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. Biết giá tiền điện phải trả là 1000 đồng/1 chữ.

Lời giải

a) Điện trở của bóng đèn là:

Công suất của bóng đèn là: P = U.I = 220.0,25 = 55 W = 0,0055 kW

b) Điện năng bóng đèn tiêu thụ là: A = P.t = 0,055.5.30 = 8,25 kW.h

Hay A = 8,25.1000.3600 = 29700000 J

Số tiền phải trả trong 30 ngày là: T = 8,25.1000 = 8250 đồng

---------------------------

Trên đây, Toploigiai đã cùng các bạn tìm hiểu về công suất tiêu thụ mạch ngoài của nguồn điện và một số bài tập bổ trợ về công suất tiêu thụ mạch ngoài. Chúng tôi hi vọng bài viết này sẽ giúp ích cho các bạn khi làm các bài tập về tính công suất, chúc các bạn học tốt!