Công thức tính công suất điện
Show Câu hỏi: Công thức tính công suất điện Lời giải: Khái niệm: Công suất cho biết sự thay đổi năng lượng ΔE trong một khoảng thời gian Δt. 1 Watt là sự thay đổi của năng lượng 1 Jun trong 1 giây. Công suất điện tại thời điểm t được tính theo công thức: P(t) = U (t) x I(t). Với U(t); I(t) là các giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tại t khi chúng không lệch pha. Cùng Top lời giải đi tìm hiểu chi tiết về điện năng và công suất điện qua bài viết dưới đây nhé. 1. Điện năng là gì?Điện năng là năng lượng được cung cấp bởi dòng điện hay nói một cách khác thì dòng điện có khả năng thực hiện công và có thể cung cấp nhiệt lượng để làm thay đổi nhiệt năng của các vật nên dòng điện có mang năng lượng. 2. Công của dòng điệnCông của dòng điện là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. 3. Công suất điện là gì?Công suất điện của một đoạn mạch là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Công suất điện có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. Công suất điện có ký hiệu là P, đơn vị đo là W Công thức tính công suất dòng điện Công suất điện xoay chiều: Công suất điện của mạch điện xoay chiều được tính theo công thức: P = U.Icos(φu– φi) = UIcosφ Trong đó:
Điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều được tính theo công thức sau: Điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều tương tự như của mạch điện có dòng điện không đổi, được xác định bằng biểu thức sau: W = P*t Trong đó:
Để đo điện năng tiêu thụ của tất cả các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều, người ta sử dụng công tơ điện. Lúc này, điện năng tiêu thụ được tính theo đơn vị là kWh (số điện): 1 số điện = 1kWh = 1000(W).3600(s) = 3 600 000 (J). 4. Một số vấn đề xoay quanh công suất điệna. Ý nghĩa của công suất ghi trên các thiết bị điện - Ở các thiết bị gia dụng sử dụng điện năng, nhà sản xuất sẽ đề các chỉ số về công suất hay công suất tiêu thụ điện ví dụ như: Tủ lạnh có đề công suất là 120W tức là trong vòng 1 giờ đồng hồ, tủ lạnh sẽ tiêu thụ hết 120W điện. Trên thực tế, số W ghi trên một thiết bị điện cho người dùng biết được công suất định mức của dụng cụ đó nghĩa là công suất điện của thiết bị khi nó hoạt động bình thường. - Nếu trên dụng cụ điện (ví dụ bóng đèn) có ghi 220V-300W thì có nghĩa là bóng đèn này phải được sử dụng ở hiệu điện thế định mức là 220V, khi đó công suất tiêu thụ là 300W thì đèn sáng bình thường. - Bên cạnh đó, từ công thức tính lượng điện năng tiêu thụ của đồ dùng điện, ta có thể tính được lượng điện năng tiêu thụ trong 1 tháng của đồ dùng điện. - Điện năng tiêu thụ được tính bằng đơn vị KW/h hoặc W/h. 1kWh = 1000Wh= 1 số điện. Giả sử một chiếc tủ lạnh có công suất là 120W, tức là mỗi giờ tủ lạnh sẽ ngốn 0.120kW điện. Vậy trong một ngày tủ lạnh sẽ tiêu thụ: 0.120 x 24 = 2.88kWh điện và 1 tháng thiết bị này sẽ tiêu tốn 86.4 số điện. - Ta có thể áp dụng công thức tính này đối với các thiết bị điện khác trong gia đình để biết được lượng điện năng mà các thiết bị điện tiêu thụ trong một tháng là bao nhiêu. Từ việc tổng hợp tất cả các công suất của các thiết bị trong gia đình, ta thực hiện cộng các giá trị lại để có tổng công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện trong gia đình, từ đó lên kế hoạch sử dụng điện năng phù hợp nhất. Trong các thiết bị điện tử thường được trạng bị một linh kiện rất quan trọng đó là tụ điện. b. Các cách tính công suất tiêu thụ điện 3 pha Gần như 100% các thiết bị sử dụng điện trong cuộc sống của chúng ta hiện nay đều sử dụng nguồn điện 3 pha để hoạt động. Vì thế, nhiều người dùng sẽ quan tâm đến việc tính toán công suất tiêu thụ điện 3 pha của thiết bị để quyết định có nên mua thiết bị đó hay không. Vậy có những các tính công suất tiêu thụ của động cơ 3 pha nào? Công thức 1: P = (U1 x I1 + U2 x I2 + U3I3) x H Trong đó :+ H là thời gian tính bằng giờ,+ U là điện áp + I là dòng điện Ngoài ra, công suất tiêu thụ của bóng đèn được tính như sau: P = U x I x H Thông thường thì chúng ta thấy trên đồng hồ là chỉ số P(KWh) P = U.I.cosφ Trong đó, - I là cường độ dòng điện hiệu dụng qua mỗi tải - Cosφ là hệ số công suất trên mỗi tải c. Phân biệt các đơn vị chỉ công suất kW, kVA - kVA có nghĩa là gì? ta có: + k là viết tắt của kilo + V là viết tắt của từ Volt + A là viết tắt của Ampere Trong mạch điện xoay chiều, công suất biểu kiến S là vecto tổng của công suất thực P và công suất phản kháng Q. Volt-Ampere được viết tắt là VA, là đơn vị đo công suất của dòng điện. Đơn vị này được tính bằng cách nhân hiệu điện thế tính theo Volt với cường độ dòng điện tính theo Ampere. Trong mạch điện một chiều, VA tương đương với Watt. Tuy nhiên trong dòng điện xoay chiều, VA thường được dùng để tính công suất biểu kiến còn Watt được dùng để tính công suất thực. Trên một mạch điện xoay chiều, công suất biểu kiến thường có độ lớn lớn hơn so với công suất thực. - kW là gì? + K là viết tắt của kilo + W là viết tắt của Watt – là đơn vị đo công suất P trong hệ đo lường quốc tế. Đơn vị này được lấy theo tên của nhà khoa học James Watt. Công suất cho biết sự thay đổi năng lượng ΔE trong một khoảng thời gian Δt. 1 Watt là sự thay đổi của năng lượng 1 Jun trong 1 giây. Công suất điện tại thời điểm t được tính theo P(t) = U (t) x I(t). Với U(t); I(t) là các giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tại t khi chúng không lệch pha. d. Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch) Đoạn mạch AB được nối với một nguồn điện, khi đó nguồn điện sẽ tạo ra một hiệu điện thế U giữa hai điểm A và B, sinh ra dòng điện dịch chuyển trên đoạn mạch AB. Dòng điện đi qua điện trở R làm điện trở nóng lên. Như vậy, đoạn mạch đã tiêu thụ điện năng và chuyển hóa nó thành nhiệt năng. Thay điện trở R bằng một bóng đèn dây tóc, bóng đèn sáng lên khi có dòng điện chạy qua. Như vậy điện năng của đoạn mạch đã chuyển hóa thành quang năng. Khi trong đoạn mạch không có điện trở hoặc thiết bị tiêu thụ điện năng, nếu nối trực tiếp cực âm và cực dương của nguồn điện với nhau (nối tắt) thì trong mạch sẽ xảy ra hiện tượng đoản mạch (hay ngắn mạch). Hiện tượng đoản mạch có khả năng sinh ra nguồn nhiệt lượng rất lớn có thể gây cháy, nổ dây dẫn rất nguy hiểm. RCCB là một thiết bị được trang bị khả năng cắt ngắn mạch hiệu quả.
Quảng cáo 1. Phương pháp 2. Ví dụ Ví dụ 1: Đặt điện áp u = 100√2cos(100πt) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh với L, R có độ lớn không đổi và C = 1/20π mF. Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử R, L và C có độ lớn như nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 80 W. B. 50 W. C. 100 W. D. 125 W. Hướng dẫn: Do điện áp hai đầu mỗi phần tử bằng nhau nên ta có: UR = UL = UC → I. R = I. ZL = I. ZC → R = ZL = ZC Khi đó hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra. Mà ZC = 1/ ωC nên R = 200Ω . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch: Ví dụ 2: Đặt một điện áp u = 120√6cos(100πt) vào hai đầu một đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Biết R = 50 Ω, độ lệch pha giữa điện áp ở hai dầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch là π/6. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 216 W. B. 648 W. C. 864 W. D. 468 W. Hướng dẫn: chọn B. Ví dụ 3: Đặt điện áp u = Uocos(ωt + π/3)(V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức i = √6(ωt + π/6)(A) và công suất tiêu thụ của đoạn mạch bằng 150 W. Giá trị Uo bằng A. 100 V. B. 100√3 V. C. 120 V. D. 100√2 V. Hướng dẫn: Góc lệch pha giữa u và i trong mạch: Quảng cáo Câu 1. Đặt điện áp u = 400cos(100πt + π/3) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp có R = 200 Ω, thấy dòng điện và hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch lệch pha nhau 60°. Tìm công suất tiêu thụ của đoạn mạch? A. 150 W. B. 250 W. C. 100 W. D. 50 W.
Chọn C  Câu 2. Cho đoạn mạch RLC, đặt vào đoạn mạch điện áp xoay chiều u = U√2cos100πt (V). Khi U = 100 V thì cường độ dòng điện trong mạch trễ pha hơn điện áp là π/3 và công suất tỏa nhiệt của đoạn mạch là 50 W. Khi U = 100√3 V, để cường độ dòng điện hiệu dụng vẫn như cũ thì cần ghép nối tiếp với đoạn mạch trên điện trở R0 có giá trị A. 50 Ω B. 100 Ω C. 200 Ω D. 73,2 Ω
Chọn B Câu 3. Đặt điện áp u = 200cos100πt (V) vào đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R = 100 Ω, tụ điện có điện dung C = 15,9 μF và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Biết công suất tiêu thụ của mạch là 100 W và cường độ dòng điện trong mạch sớm pha so với hiệu điện thế giữa hai đầu mạch. Giá trị L1 của cuộn cảm và biểu thức cường độ dòng điện qua mạch được xác định
Chọn B Câu 4. Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điện áp đặt vào hai đầu mạch có tần số 50 Hz. Ban đầu độ lệch pha giữa điện áp giữa hai đầu mạch và dòng điện là 60° thì công suất tiêu thụ trong mạch là 50 W. Thay đổi C để điện áp giữa hai đầu mạch cùng pha với i thì mạch tiêu thụ công suất là A. 100 W. B. 200 W. C. 50 W. D. 120 W. Quảng cáo
Chọn B Câu 5. Cho mạch xoay chiều gồm cuộn dây không thuần cảm có độ tự cảm L, điện trở r mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi. Điện áp ở 2 đầu đoạn mạch u = U√2cos100πt V. Khi C = C1 thì công suất mạch có giá trị là 240 W và i = I√2sin(100πt + π/3) A. Khi C = C2 thì công suất của mạch cực đại. Xác định công suất cực đại đó? A. 300 W. B. 320 W. C. 960 W. D. 480 W.
Chọn B Câu 6. Trong một mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một tụ điện. Điện áp hiệu dụng đặt vào đoạn mạch là 150 V, dòng điện chạy trong mạch có giá trị hiệu dụng 2 A. Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện là 90 V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 220 W. B. 180 W. C. 240 W. D. 270 W.
Chọn C Câu 7. Đặt một điện áp u = 100√2cos100πt (V), (t đo bằng giây) vào hai đầu đoạn mạch gồm tụ C nối tiếp với cuộn dây thì điện áp hiệu dụng trên tụ là 100√3 V và trên cuộn dây là 200 V. Điện trở thuần của cuộn dây là 50 Ω . Công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch là: A. 150 W. B. 100 W. C. 120 W. D. 200 W.
Chọn B Câu 8. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = 120√2cos(100πt - π/6) V vào 2 đầu đoạn mạch RLC nối tiếp cuộn dây thuần cảm có L = 0,1/π H thì thấy điện áp hiệu dụng trên tụ và trên cuộn dây bằng nhau và bằng 1/4 điện áp hiệu dụng trên R. Công suất tiêu thụ trên mạch là A. 360 W. B. 180 W. C. 1440 W. D. 120 W.
Chọn A Câu 9. Một đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 0,1/π (mF). Đặt vào đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 100√2cos50πt (V) thì thấy điện áp giữa hai đầu cuộn dây sớm pha hơn dòng điện trong mạch là π/6 , đồng thời điện áp hiệu dụng trên cuộn dây gấp đôi trên tụ điện. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 200 W. B. 28,9 W. C. 240 W. D. 57,7 W.
Chọn B Câu 10. Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi. Khi C = C1 dòng điện trong mạch là i1 và công suất tiêu thụ của mạch là P1. Khi C = C2 > C1 thì dòng điện trong mạch là i2 và công suất tiêu thụ là P2. Biết P2 = 3P1 và i1 vuông pha với i2. Xác định góc lệch pha φ1 và φ2 giữa điện áp hai đầu đoạn mạch với i1 và i2. A. φ1 = π/6 và φ2 = -π/3 B. φ1 = -π/6 và φ2 = π/3 C. φ1 = -π/3 và φ2 = π/6 D. φ1 = -π/4 và φ2 = π/4
Chọn C Câu 11. Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C1. Khi đó dòng điện trong mạch là i1 và công suất tiêu thụ của mạch là P1. Lấy một tụ điện khác C' = 4C1 mắc song song với tụ điện C1 thì dòng điện trong mạch là i2 và công suất tiêu thụ là P2. Biết P1 = 3P2 và i1 vuông pha với i2. Xác định góc lệch pha φ1 và φ2 giữa điện áp hai đầu đoạn mạch với i1 và i2. A. φ1 = π/6 và φ2 = -π/3 B. φ1 = -π/6 và φ2 = π/3 C. φ1 = π/4 và φ2 = -π/4 D. φ1 = -π/4 và φ2 = π/4
Chọn B Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
cong-suat-cua-mach-dien-xoay-chieu.jsp |
