Trong gia đình thì tiền điện luôn là mối quan tâm của các thành viên. Trong bài viết này tamcaotrithuc.com sẽ giúp các bạn tìm hiểu về cách tính tiền điện tiêu thụ các thiết bị điện qua những công thức vật lý đơn giản.
Công thức tính điện năng tiêu thụ
Điện năng chính là năng lượng của dòng điện [hay còn gọi là công của dòng điện].
A = P. t
Trong đó ta có:
A : Lượng điện tiêu thụ trong khoảng thời gian t
P: Công suất tiêu thụ [ kW]
t : Thời gian sử dụng thiết bị[ đơn vị: h]
Cách tính tiền điện
Để có thể tính được tiền điện của các thiết bị điện chúng ta cần tính các đại lượng của thiết bị như:
Công suất P = U.I
Điện năng A = P.t
⇒ Số tiền điện là: T = A. đơn giá
II/ Bài tập
1/ Bài tập cách tính tiền điện có lời giải
Bài 1: Cho biết 1 bếp điện khi hoạt động có điện trở là R = 80Ω , cường độ dòng điện chạy qua bếp là I = 2,5 A. Mỗi ngày ta sử dụng bếp điện này trong 3 giờ. Tính tiền điện khi sử dụng bếp điện đó trong thời gian là 30 ngày, biết giá của 1kW.h là 700 đồng.
Giải:
Ta có công suất tỏa nhiệt của bếp là
P = I2.R = [2,5]2 . 80 = 500 [W]
Lượng điện năng bếp điện tiêu thụ trong khoảng thời gian 30 ngày là:
A = P.t = 500. 30. 3 = 45000[W.h] = 45 [kW.h]
Số tiền điện cần trả khi sử dụng bếp điện là
T = 45.700 = 315000 [đồng]
Bài 2: Cho biết 1 phân xưởng cơ khí có sử dụng 1 động cơ điện xoay chiều với hiệu suất 80%. Khi động cơ này hoạt động sinh ra 1 công suất cơ là 7,5 kW. Mỗi ngày động cơ này hoạt động 8h, biết giá tiền của 1 kWh điện công nghiệp là 1200đ. Tính số tiền trong 1 tháng [30 ngày] mà phân xưởng đó phải.
Giải:
Ta có công suất cơ học của động cơ chính là công suất có ích
Vậy công suất của động cơ là
P = 7,5.100 / 80 = 9,375kW
⇒ công của động cơ tiêu thụ trong 1 tháng là
A = P.t = 9,375. 30. 8 = 2250 [kWh]
Số tiền mà phân xưởng đó phải trả là
T = 1200. 2250 = 2700000 [đồng].
Bài 3: 1 quạt điện sử dụng dòng điện với hiệu điện thế 220 V và dòng điện chạy qua quạt điện đó có cường độ là 1,41 A. Tính số tiền điện phải trả cho việc sử dụng chiếc quạt này trong 30 ngày và mỗi ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện là 1200 đồng/kWh.
Giải:
Ta có công suất tiêu thụ của chiếc quạt là:
P = 220 . 1,41 = 310,2 W = 0,3102 kW
Công của quạt tiêu thụ trong 1 tháng là
A = P. t = 0,3102. 30. 0,5 = 4,653 kWh
Số tiền phải trả là
T = 4,653. 1200 = 5583,6 đồng
2/ Bài tập về cách tính tiền điện tự giải
Bài 1: Cho 1 bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế 220V biết số chỉ của ampe kế trong mạch là 341mA. Hãy tính công suất định mức của bóng đèn này và điện năng của bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày, biết rằng mỗi ngày bóng đèn thắp sáng trong 4 giờ. Cho biết giá điện là 2500đ/kWh thì bóng đèn này tiêu thụ hết bao nhiêu tiền.
Bài 2: 1 Bóng đèn huỳnh quang có công suất 40W và chiếu sáng tương đương với 1 bóng đèn dây tóc có công suất 100W. Nếu 1 ngày ta cần thắp sáng 14 giờ vậy trong 1 tháng [30 ngày] thì sẽ tiết kiệm được bao nhiêu tiền điện, biết giá điện là 1200đ/kWh
Bài 3: 1 bếp điện hoạt động có công suất là 1800W ta cần thời gian đun bao lâu để có thể đun sôi một lít nước ở nhiệt độ là 20oC biết rằng nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgđộ coi nhiệt lượng tỏa ra môi trường là không đáng kể. Nếu hàng ngày ta sử dụng bếp điện này trong 3 giờ thì trong 1 tháng [30 ngày] bếp điện này tiêu thụ hết bao nhiêu tiền điện. Biết giá điện là 3000đ/kWh
Bài 4: 1 bếp điện sử dụng liên tục trong 1,8 giờ với hiệu điện thế là 220V khi đó thì chỉ số công tơ điện tăng lên 2,4 kWh.
a/ Hãy tính điện năng mà bếp điện sử dụng, công suất của bếp và cường độ dòng điện chạy qua trong thời gian nói trên.
b/ Nếu 1kWh điện có giá là 2000đ thì số tiền phải trả khi ta dùng bếp điện trên mỗi ngày 1,8 giờ và trong thời gian một tháng [30 ngày] là bao nhiêu.
- Công suất điện trong một đoạn mạch bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua nó.
- Công thức: P = U . I
Trong đó: + P là công suất điện [W] [đọc là oát];
+ U là hiệu điện thế [V];
+ I là cường độ dòng điện [A].
Chú ý:
+ 1 MW [đọc là mega oát] = 1000 kW [đọc là kilo oát] = 1 000 000 W
+ 1W = 10-3 kW = 10-6 MW
+ 1 W = 1V. 1 A
- Hệ quả: Nếu đoạn mạch cho điện trở R thì công suất điện cũng có thể tính bằng công thức:
P = I2. R hoặc P =U2R=At
- Số oát ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó, nghĩa là công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường.
- Trên mỗi dụng cụ điện thường có ghi: giá trị hiệu điện thế định mức và công suất định mức.
Ví dụ: Trên một bòng đèn có ghi 220V – 75W nghĩa là: bóng đèn sáng bình thường khi đựơc sử dụng với nguồn điện có hiệu điện thế 220V thì công suất điện qua bóng đèn là 75W.
+ Trong đoạn mạch mắc song song [cùng U] thì P1 P 2=R2R1 [công suất tỉ lệ nghịch với điện trở].
+ Dù mạch mắc song song hay nối tiếp thì Pm=P1+P2+...+Pn
2. Điện năng tiêu thụ - Công của dòng điện
- Điện năng tiêu thụ
- Dòng điện có mang năng lượng vì nó có thể thực hiện công, cũng như có thể làm thay đổi nhiệt năng của một vật. Năng lượng dòng điện được gọi là điện năng.
- Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác: Cơ năng, quang năng, nhiệt năng, năng lượng từ, hóa năng…
Ví dụ:
+ Bóng đèn dây tóc: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.
+ Đèn LED: điện năng biến đổi thành quang năng và nhiệt năng.
+ Nồi cơn điện, bàn là: điện năng biến đổi thành nhiệt năng và quang năng.
+ Quạt điện, máy bơn nước: điện năng biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.
- Tỷ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ được gọi là hiệu suất sử dụng điện năng.
Công thức: H=A1A.100%
Trong đó: A1 là năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng [J]
A là điện năng tiêu thụ [J]
H là hiệu suất sử dụng điện năng [%]
- Công của dòng điện [điện năng tiêu thụ]
* Công dòng của điện:
- Công dòng điện sinh ra trong một đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác tại đoạn mạch đó.
- Công thức: A=U.I.t
Trong đó: A là công của dòng điện [J]
P là công suất điện [W]
t là thời gian dòng điện chạy qua [s]
U là hiệu điện thế [V]
I là cường độ dòng điện [A]
- Ngoài ra còn được tính bởi công thức: A = I2.R.t hoặc A=U2Rt
* Đo điện năng tiêu thụ:
- Lượng điện năng được sử dụng được đo bằng công tơ điện. Mỗi số đếm trên công tơ điện cho biết lượng điện năng sử dụng là 1 kilôoat giờ [kWh].
- 1 kW.h = 3 600 kJ = 3 600 000 J
1J=13 600 000kWh
II. Phân dạng và phương pháp giải
Dạng 1: Tính công suất và điện năng tiêu thụ
1. Phương pháp giải
* Tính công suất tiêu thụ:
+ Bước 1: Dựa vào dữ kiện đề bài và tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp hoặc song song để tìm hai trong ba đại lượng U, I, R.
+ Bước 2: Áp dụng công thức tính công suất điện [tùy vào bước 1 tìm được đại lượng nào thì sử dụng công thức có mặt các đại lượng đó].
P=UI=I2R=U2R
* Tính điện năng tiêu thụ theo công suất điện: A=P.t
* Tính tiền điện: ta cần tính được số điện tiêu thụ, hay điện năng tiêu thụ ra đơn vị kWh.
1 kWh = 3 600 000 J = 1 số điện
1J=13 600 000 kWh
Chú ý:
+ Nếu tính công suất theo đơn vị kW, thời gian theo đơn vị giờ [h] thì điện năng tiêu thụ sẽ được tính theo đơn vị kWh. Nếu tính công suất điện theo đơn vị W, thời gian theo đơn vị giây [s] thì điện năng tiêu thụ sẽ được tính ra đơn vị Jun [J].
+ Dựa vào các số liệu định mức ghi trên các dụng cụ điện để tính điện trở và cường độ dòng điện định mức của dụng cụ đó: R=Uđm2Pđm,Iđm=PđmUđm
+ Công suất thực tế của dụng cụ điện được tính thông qua các đại lượng thực tế của dụng cụ đó [có thể không trùng với công suất định mức]:
P=UI=I2R=U2R
2. Bài tập ví dụ
Bài 1: Một bóng đèn dây tóc có ghi 12V – 6W.
- Các thông số trên có ý nghĩa gì?
- Tính điện trở của bóng đèn và cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn khi sáng bình thường?
Hướng dẫn giải:
- 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.
- Cường độ dòng điện chạy qua đèn khi sáng bình thường: I=PđUđ=612=0,5A.
Điện trở của bóng đèn: R=Uđ2Pđ=1226=24Ω.
Bài 2: 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.
Hướng dẫn giải:
Điện trở của bóng đèn: R=Uđ2Pđ=623=12Ω.
Khi mắc đèn vào hiệu điện thế 3V thì đèn hoạt động yếu hơn mức bình thường.
Công suất tiêu thụ của bóng đèn: P=U2R=3212=0,75W.
Bài 3: Một bếp điện hoạt động bình thường ở hiệu điện thế 200 V và khi đó bếp có điện trở 48,4 W. Tính lượng điện năng sử dụng của bếp điện trong 1 giờ? Lượng điện năng tiêu thụ ấy ứng với bao nhiêu số đếm của công tơ điện?
Hướng dẫn giải:
Công suất tiêu thụ của bếp: P=U2R=220248,4=1000W.
Đổi đơn vị: 1 giờ = 3600 giây.
Điện năng mà bếp tiêu thụ trong 1 giờ:
A=P.t=1000.3600=3600000J=1kWh
Vậy lượng điện năng mà bếp tiêu thụ trong 1 giờ ứng với 1 số đếm của công tơ điện.
Dạng 2: Cách mắc các dụng cụ điện
1. Phương pháp giải
- Để mắc các dụng cụ điện sáng bình thường thì các dụng cụ này phải hoạt động ở các giá trị định mức ghi trên đèn.
- Các bước giải:
+ Bước 1: Tính giá trị định mức Iđm của các dụng cụ.
+ Bước 2: Nhận xét mối quan hệ giữa các giá trị định mức Uđm,Iđm,Pđm của các dụng cụ điện với nhau.
+ Bước 3: Từ mối quan hệ kết hợp với các tính chất mắc nối tiếp và mắc song song để tìm cách mắc phù hợp, cụ thể là trong đoạn mạch mắc song song thì cường độ dòng điện mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện các mạch nhánh. Vậy cường độ dòng điện mạch chính lớn hơn bất kỳ cường độ dòng điện của nhánh. Hai đèn có cường độ dòng điện định mức khác nhau, để chính sáng bình thường, thì đèn nào có Iđm lớn hơn sẽ mắc vào mạch chính, Iđm nhỏ hơn sẽ mắc ở mạch nhánh.
2. Bài tập ví dụ
Bài 1: Cho hai đèn ghi 100V – 1000W, 200V – 500W và điện trở R được nối với hiệu điện thế 300 V. Tìm điện trở R để các đèn sáng bình thường?
Hướng dẫn giải:
Cường độ dòng điện định mức của đèn:
I=dm1Pdm1Udm1=1000100=10A;Idm2=Pdm2Udm2=500200=2,5A
Mối quan hệ giữa các giá trị định mức:
Iđm1>Iđm2 và
Do Udm1+Udm2=U, Udm1≠Udm2nên đèn 1 mắc nối tiếp với đèn 2. Nhưng Idm1>Idm2 nên đèn 2 phải mắc song song với điện trở R để có Idm1=Idm2+IR
Như vậy ta có cách mắc sau:
Suy ra IR=Idm1−Idm2=7,5AUR=Udm2=200V
Giá trị điện trở R: R=URIR=2007,5=803Ω
Bài 2: Trên hai bóng đèn dây tóc có ghi 12 V – 6 W và 12 V – 8 W.
- Có thể mắc hai bóng đèn này nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế 24 V để chúng sáng bình thường không? Vì sao?
- Ta có thể mắc hai bóng đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế trên theo sơ đồ nào để chúng bình thường? Tính giá trị của biến trở đó?
Hướng dẫn giải:
- Khi hai bóng đèn sáng bình thường, cường độ dòng điện chạy qua mỗi bóng:
Iđm1=Pđm1Uđm1=612=0,5A, Iđm2=Pđm2Uđm2=812=23A
Vì cường độ dòng điện định mức của hai đèn khác nhau nên không thể mắc hai đèn nối tiếp với nhau để chúng sáng bình thường [do trong đoạn mạch mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua các đèn phải bằng nhau].
- Hai đèn có cùng hiệu điện thế định mức nhỏ hơn hiệu điện thế của nguồn, lại có:
Uđm1+Uđm2=12+12=24V=U và Iđm1