Bài 11: Điện năng, công, công suất điện
Bài 11: Điện năng, công, công suất điện
Trong sách VNEN khoa học tự nhiên 9 tập 1 bài 11 trang 60, chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm về điện năng, công và công suất điện. Bài học sẽ giúp các em học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm này thông qua các câu hỏi, cách làm chi tiết và dễ hiểu.
Điện năng là một khái niệm quan trọng trong vật lý, là năng lượng mà các dòng điện mang theo. Công là một đại lượng đo lường khả năng làm việc của điện năng trong một đơn vị thời gian. Công suất điện đo lường tốc độ chuyển đổi năng lượng điện thành công.
Bằng cách nắm vững kiến thức trong bài học, các em sẽ có khả năng xử lý các bài tập liên quan đến điện năng, công và công suất điện một cách chính xác và hiệu quả.
Bài tập và hướng dẫn giải
A. Hoạt động khởi động
Quan sát hai bóng đèn dây tóc ta thấy đèn 1 có ghi giá trị 25W và đèn 2 ghi 75W. Các con số này cho biết điều gì? Theo em, khi sử dụng thì đèn nào sáng hơn? Đèn nào tốn điện hơn sau cùng một thời gian?
B. Hoạt động hình thành kiến thức
Hãy nêu nhận xét về sự chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác trong các đồ dùng, thiết bị điện ở bảng 11.1:
| Dụng cụ điện | Điện năng được biến đổi thành dạng năng lượng nào? |
| Bóng đèn dây tóc | |
| Đèn LED | |
| Nồi cơm điện, bàn là | |
| Quạt điện, máy bơm nước |
3. Định luật Jun - Len - xơ
a, Xác định hệ thức của định luật dựa vào tính công của dòng điện (sách giáo khoa (SGK) KHTN 9 tập 1 trang 62)
b, Thí nghiệm kiểm nghiệm định tính quan hệ giữa Q và I, R, t
* Thí nghiệm 1:(sách giáo khoa (SGK) KHTN 9 tập 1 trang 63)
Hoàn thành nhận xét bằng cách điền từ thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau:
Nhiệt lượng tỏa ra từ cây mayso càng ................ khi thời gian dòng điện chạy qua dây càng .....................
Trong cùng một khoảng thời gian nhiệt lượng tỏa ra từ dây mayso càng ........................ khi cường độ dòng điện chạy qua dây càng .......................
* Thí nghiệm 2
Hãy quan sát, so sánh về sự thay đổi nhiệt độ ở hai bình nước và hoàn thành nhận xét trong câu sau:
Trong cùng một khoảng thời gian và với cùng cường độ dòng điện, nhiệt lượng tỏa ra từ dây mayso càng ................ khi điện trở của dây càng ...................
C. Hoạt động luyện tập
1. Một bếp điện hoạt động bình thường khi được mắc vào hiệu điện thế 220V và khi đó bếp có điện trở $48,4 \Omega$. Tính công suất điện của bếp điện
2. Một bóng đèn có ghi 220V - 75W được thắp sáng liên tục với hiệu điện thế 220V trong 4 giờ. Tính lượng điện năng mà bóng đèn sử dụng và số đếm của công tơ trong trường hợp này
3. Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V - 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V (Hình 11.4). Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.
a, Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.
b, Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.
c, Tính công của dòng điện sản sinh ra ở biến trở và ở toàn mạch trong vòng 10 phút.
5. Một máy khoan điện sử dụng dòng điện có cường độ 3,5A. Nếu máy khoan sử dụng dòng điện có hiệu điện thế 220V thì công suất của máy khoan bằng bao nhiêu?
6. Tại sao với cùng một bóng đèn chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên.
7. Khối lượng nước m1 = 200g được đựng trong bình bằng nhôm có khối lượng m2 = 78g và được đun nóng bằng một dây điện trở. Điều chỉnh biến trở để ampe kế chỉ I = 2,4 A và kết hợp với số chỉ của vôn kế biết được điện trở của dây là R=5$\Omega$. Sau thời gian t=300s nhiệt kế cho biết nhiệt độ tăng $9,5^{o}C$. Biết nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200 J/kg.K và của nhôm là c2 = 880J/kg.K.
a, Tính điện năng A của dòng điện chạy qua điện trở trong thời gian trên.
b, Tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó.
c, Sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh.
8. Một bóng đèn dây tóc công suất 100W. Cứ mỗi 100J điện năng sử dụng thì tạo ra 5J năng lượng ánh sáng. Tính hiệu suất của đèn.
9. Hãy đề xuất các cách cải tiến ấm đun nước để nâng cao hiệu suất của ấm.
10. Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 80 $\Omega$ và cường độ dòng điện qua bếp điện khi đó là I = 2,5A.
a, Tính nhiệt lượng tỏa mà bếp tỏa ra trong 1s.
b, Dùng bếp điện trên để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu $25^{o}C$ thì thời gian đun nước là 20 phút. Coi nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là có ích, tính hiệu suất của bếp. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/kg.K.
c, Mỗi ngày sử dụng bếp điện 3 giờ. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp điện đó trong 30 ngày, nếu giá 1kW.h là 1500 đồng.
D. Hoạt động vận dụng
1. Giải thích tại sao điện năng ở nhà lại tính ra kW.h?
2. Giả sử bạn có một cái ampe kế. Hãy duy nghĩ cách đo công suất điện của một đồ chơi điện tử
E. Hoạt động tìm tòi mở rộng
1. Vì sao với cùng một công suất chiếu sáng, sử dụng đèn ống. đèn LED sẽ tiết kiệm điện năng hơn đèn dây tóc? Liệu sử dụng đèn LED có lợi về kinh tế hơn sử dụng bóng đèn dây tóc hay không (giả sử cùng một công suất chiếu sáng)
2. Hãy tìm hiểu xem công của dòng điện trên một dây dẫn sẽ được tính theo hiệu điện thế giữa hai đầu dây và số electron tự do di chuyển như thế nào?