Công thức tính công suất tỏa nhiệt

Câu trả lời chính xác nhất: Công thức xác định công suất tỏa nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua là:

 Trong đó ta có:

+ P: công suất, đơn vị W.

+ Q: nhiệt lượng, đơn vị J.

+ R: điện trở, đơn vị Ω.

+ I: cường độ dòng điện, đơn vị là A.

Công thức tính công suất tỏa nhiệt của điện trở là:

Q = I².R = U²/R

Trong đó, U là hiệu điện thế, đơn vị là V.

Từ những công thức trên, ta mang thể thấy được công suất tỏa nhiệt của một vật dẫn không phụ thuộc vào thời kì mà dòng điện đi qua vật đó.

Để hiểu rõ hơn về công thức tính công suất tỏa nhiệt, mời các bạn cùng Toploigiai đến với phần nội dung dưới đây nhé:

1. Công suất tỏa nhiệt là gì?

Công suất tỏa nhiệt là công suất tỏa ra vật dẫn khi có dòng điện đi qua. Đại lượng này đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn, và nó được tính bằng nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn trong một đơn vị thời gian.

2. Công thức tính công suất tỏa nhiệt là gì?

Như định nghĩa của sách giáo khoa, khi có dòng điện đi qua công suất tỏa ra vật dẫn được gọi là công suất tỏa nhiệt. Đại lượng này được tính bằng nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn trong một đơn vị thời gian và đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn.

Công thức xác định công suất tỏa nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua:

Trong đó ta có:

+ P: công suất, đơn vị W.

+ Q: nhiệt lượng, đơn vị J.

+ R: điện trở, đơn vị Ω.

+ I: cường độ dòng điện, đơn vị là A.

Công thức tính công suất tỏa nhiệt của điện trở bằng bình phương cường độ dòng điện nhân với điện trở, hoặc bình phương hiệu điện thế chia cho điện trở.

Q = I².R = U²/R

Trong đó: U là hiệu điện thế (V)

Từ những công thức trên ta có thể thấy được công thức tính công suất tỏa nhiệt của ống dẫn hoặc dây dẫn phụ thuộc vào thời gian mà dòng điện đi qua vật đó.

>>> Tham khảo: Công suất tiêu thụ của mạch ngoài

2. Định luật Jun Len-xơ

Phát biểu định luật: Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn sẽ tỷ lệ thuận với điện trở, bình phương cường độ dòng điện và thời kì dòng điện chạy qua vật dẫn.

Công thức: Q = R.I².t

Trong đó:

+ Q là ký hiệu biểu thị cho nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn, đơn vị là J.

+ R là ký hiệu điện trở của vật dẫn, đơn vị là Ω.

+ I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn, đơn vị là A.

+ t là thời kì dòng điện chạy qua vật dẫn, đơn vị là s.

- Nếu nhiệt lượng Q tính bằng đơn vị calo (cal) thì ta có công thức: Q=0,24I²Rt

- Ngoài ra Q còn được tính bởi công thức : Q=Uit hoặc 

- Công thức tính nhiệt lượng: Q=mcΔt

Trong đó:

+ m khối lượng (kg)  

+ c nhiệt dung riêng (Jkg.K)

+ Δt độ chênh lệch nhiệt độ (⁰C hoặc ⁰K)

>>> Tham khảo: Công suất tỏa nhiệt của một mạch điện xoay chiều phụ thuộc vào yếu tố nào?

3. Bài tập

Bài tập 1: Cho một mạch điện như hình vẽ bên dưới có E = 8V, r = 2 Ω, R2 = 3 Ω

a. Tìm R1 để công suất tỏa nhiệt trên R1 max. Tính (P1)max

b. Tìm R1 để công suất tỏa nhiệt toàn mạch max. Tính Pmax

c. Tìm R1 để công suất tỏa nhiệt trên nguồn max . Tính (Png)max

Lời giải

a. I = E/ (r + R₁ + R₂)

P₁ = I².R₁ = (E/(r + R₁ + R₂)² . R₁ = (8/(2 + R₁ + 3)² . R₁ = 64R₁/ (5 + R₁)²

=> (P₁)_max khi R₁ = 5 Ω

=> (P₁)_max = 5W

b. P = I₂ (R₁ + R₂ + r) = 64/ 5 + R₁

=> P_max khi R₁ = 5 Ω

=> P_max = 10W

c. P_ng = I².r = 64/ (5 + R₁)²

=> P_ngmax = 1W khi R₁ = 5 Ω

Bài 2: Một bàn ủi được sử dụng 30 phút thì tiêu thụ lượng điện năng là 1440 kJ ở hiệu điện thế định mức 220V. Tính:

- Công suất của bàn là

- Điện trở và dòng điện đi qua bàn ủi

Lời giải

P = A/t = 800 (W)

R =U^2/P = 60,5Ω

I = P/U = 40/11A

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ bên dưới. Biết E = 14V, r = 3 Ω, R = 11 Ω. Tính công suất tỏa nhiệt trên R

Lời giải

Áp dụng công thức ta có: I = E/(R + r) = 14/ (11 + 3) = 1(A)

Công suất tỏa nhiệt trên R là: P_R = I².R = 1².11 = 11W

Đáp số: R = 11W

Bài 4: Bếp điện mắc vào nguồn U = 120V. Tổng điện trở của dây nối từ nguồn đến bếp là 1Ω. Công suất tỏa nhiệt trên bếp là 1,1kW. Tính cường độ dòng điện qua bếp và điện trở của bếp.

Lời giải:

Mạch điện được vẽ lại như sau:

Cường độ dòng điện qua mạch chính: 

Hiệu điện thế hai đầu của bếp: 

Công suất toả nhiệt trên bếp:

Cường độ dòng điện qua bếp: 

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

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn tìm hiểu về công thức tính công suất tỏa nhiệt. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.