Một bóng đèn có ghi 220V - 100W được sử dụng với hiệu điện thế nào sẽ sáng bình thường
|
Giải bài 4 trang 40 sách bài tập Vật Lí lớp 9 chi tiết trong bài học Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng giúp học sinh biết cách làm bài tập Vật Lí 9. Bài 4 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Trên một bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W và trên một bóng đèn khác có ghi 220V – 40W a) So sánh điện trở hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ. Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường c) Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà đèn này sử dụng trong 1 giờ. Tóm tắt: Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW; Uđm2 = 220V; Pđm2 = 40W = 0,04kW; a) R1 = ?; R2 = ? b) Nối tiếp hai đèn; U = 220V; t = 1h = 3600s; đèn nào sáng hơn? A = ? c) Mắc song song hai đèn: U = 220V; t = 1h; đèn nào sáng hơn? A = ? Lời giải: a) Điện trở của đèn thứ nhất là: R1 = Uđm12 / Pđm1 = 2202 / 100 = 484Ω Điện trở của đèn thứ hai là: R2 = Uđm22 / Pđm2 = 2202/40 = 1210Ω Lập tỉ lệ: R2/R1 = 1210 / 484 = 2,5 ⇒ R2 = 2,5R1. Vậy đèn 1 có điện trở nhỏ hơn đèn 2 là 2,5 lần. b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 44W) sẽ sáng hơn. Đèn loại 40 W có điện trở R2 lớn hơn nên có công suất P2 = I2 .R2 lớn hơn (P2 = 20,4 W; P1 = 8,2 W). Cường độ dòng điện định mức của đèn 1 là: Iđm1 = Pđm/U1đm = 100/220 ≈ 0,45A + Cường độ dòng điện định mức của đèn 2 là: Iđm2 = Pđm2/Uđm2 = 40/220 ≈ 0,18A Khi ghép nối tiếp cường độ dòng điện trong đoạn mạch là: Vì đèn 1 và đèn 2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A. Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là: A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế U = 220 V = Uđm1 = Uđm2 nên cả 2 đèn sáng bình thường và đèn1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn. Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là: A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là: I = U / (R1 + R2 ) = 220 / (484 + 1210) = 0,13A. Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A. Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là: A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V thì đèn 1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn. Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là: A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h. Lập tỉ lệ: R2/R1 = 1210 / 484 = 2,5 ⇒ R2 = 2,5R1. Vậy đèn 1 có điện trở nhỏ hơn đèn 2 là 2,5 lần. Cường độ dòng điện định mức của đèn 1 là: Iđm1=Pđm1/Uđm1 = 100/220 ≈ 0,45A + Cường độ dòng điện định mức của đèn 2 là: Iđm2=Pđm2/Uđm2 = 40/220 ≈ 0,18A Khi ghép nối tiếp cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:
Vì đèn 1 và đèn 2 mắc nối tiếp nên: I1=I2=I = 0,13A. Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1. (vì I gần với Iđm1 hơn Iđm2) Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là: A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là: A = (P1+P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h. Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và trên một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-40W.. Bài 14.4 trang 40 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9 – Bài 14. Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng
Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và trên một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-40W. a. So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường. b. Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ. Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường. c. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ. a) Điện trở của đèn thứ nhất là: \({R_1} = {{{U^2}} \over {{\wp _1}}} = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \) Điện trở của đèn thứ hai là: \({R_2} = {{{U^2}} \over {{\wp _2}}} = {{{{220}^2}} \over {40}} = 1210\Omega \) Lập tỉ lệ: \({{{R_2}} \over {{R_1}}} = {{1210} \over {484}} = 2,5 \Rightarrow {R_2} = 2,5{{\rm{R}}_1}\) b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 40W) sẽ sáng hơn. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là: \(I = {U \over {{R_1} + {R_2}}} = {{220} \over {484 + 1210}} = 0,13{\rm{A}}\) Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên : I1 = I2 = I = 0,13A Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là: A = P.t = U.I.t = 220. 0,13.3600 = 102960J ≈0,0286kW.h Điện năng mạch điện tiêu thị trong 1 giờ là: A = (P1 + P2).t = 140W.h Điện năng mà mạch điện thụ trong 1 giờ là: A = (℘1 + (℘2)t = (100 +40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 12: Công suất điện giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: A. P = U.I B. P = U/I C. P = U2/R D. P = I2R Lời giải: Chọn B. P = U/I vì công suất tiêu thụ điện năng P = U.I = I2R= U2/R nên đáp án B sai a) Cho biết ý nghĩa của các số ghi này b) Tính cường độ định mức của dòng điện chạy qua đèn c) Tính điện trở của đèn khi đó Lời giải: a) Số 12V cho biết hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bình thường. Số 6W cho biết công suất định mức của đèn. b) Cường độ định mức của dòng điện chạy qua đèn là: Ta có: P = U.I ⇒ I = P/U = 6/12 = 0.5A c) Điện trở của đèn khi đó là: R = U2/P= 122/6 = 24Ω Lời giải: Khi bị đứt và được nối dính lại thì dây tóc của bóng đèn ngắn hơn trước nên điện trở của dây tóc nhỏ hơn trước. Trong khi đó, hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc vẫn như trước nên công suất P = U2/R sẽ lớn hơn. Do vậy đèn sẽ sáng hơn so với trước. Lời giải: Ta có: Mặt khác công suất tiêu thụ trên điện trở R là: Cho nên khi hai đèn hoạt động cùng hiệu điện thế định mức thì đèn nào có công suất lớn hơn sẽ có điện trở nhỏ hơn. Vậy, đèn 2 có điện trở nhỏ hơn nên dây tóc đèn 2 nhỏ hơn dây tóc đèn 1 Ta có:  Vậy dây tóc của bòng đèn 60W sẽ dài hơn và dài hơn 1,25 lần. a) Tính cường độ định mức của dòng điện chạy qua dây nung của nồi b) Tính điện trở dây nung của nồi khi nồi đang hoạt động bình thường Lời giải: a) Cường độ định mức của dòng điện chạy qua dây nung của nồi là: Ta có: P = UI ⇒ I = P/U = 528/220 = 2,4A b) Điện trở của dây nung khi nồi đang hoạt động bình thường là: R = U/I = 220/2,4 = 91,7Ω Lời giải: Công thức tính công suất: P = U2 / Rđèn ⇒ Rđèn = U2 / P = 2202 / 60 = 806,67 Ω Vì điện trở R của đèn không đổi, nên khi mắc đèn vào hiệu điện thế 110V thì đèn chạy với công suất: P = U2 / Rđèn = 1102 / 806,67 = 15W Cách 2: – Công thức tính công suất: P = U2 / Rđèn ⇒ P tỉ lệ thuận với U2 – Theo đề bài: đèn có công suất 60W khi mắc đèn vào hiệu điện thế 220V và công suất của đèn không thay đổi. Do đó khi mắc đèn vào hiệu điện thế 110V (ta thấy hiệu điện thế giảm 220 : 110 = 2 lần) nên công suất đèn sẽ giảm 22 = 4 lần. ⇒ Công suất của đèn là: P = 60 : 4 = 15W A. 120kW B. 0,8kW C. 75W D. 7,5kW Tóm tắt: Trọng lượng P = 2000N; h = 15m; t = 40s Công suất ℘ = ? Lời giải: Chọn câu B. Công suất của máy nâng là:
Nếu bỏ qua công suất hao phí, để nâng được vật trên thì phải dùng động cơ điện có công suất ℘ ≥ 0,75kW → Công suất phù hợp cho máy nâng là: ℘ = 0,8kW A. Là năng lượng của dòng điện chạy qua đoạn mạch đó B. Là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian C. Là mức độ mạnh yếu của dòng điện chạy qua đoạn mạch đó D. Là các loại tác dụng mà dòng điện gây ra ở đoạn mạch Lời giải: Chọn B. Công suất điện của một đoạn mạch là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. A. P = U2R B. P = U2 / R C. P = I2 R D. P = UI Lời giải: Chọn A. P = U2R vì công suất tiêu thụ điện năng P = U.I = I2R = U2/R nên P = U2.R là công thức không đúng. A. P1= P2 B. P2 = 2P1 C. P1 = 2P2 D. P1 = 4P2 Lời giải: Chọn C. P1 = 2P2 A. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với những hiệu điện thế nhỏ hơn 220V B. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220V C. Công mà dòng điện thực hiện trong một phút khi dụng cụ này sử dụng với đúng hiệu điện thế 220V D. Điện năng mà dụng cụ tiêu thụ trong một giờ khi nó sử dụng đúng với hiệu điện thế 220V Lời giải: Chọn B. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế A. 18A B. 3A C. 2A D. 0,5A Lời giải: Chọn D. 0,5A Khi đèn sáng bình thường thì dòng điện chạy qua đèn có cường độ là: I = P/U = 3/6 = 0,5A A. 0,2Ω B. 5Ω C. 44Ω D. 5500Ω Tóm tắt: U = 220V; P = 1100W; R = ? Lời giải: Chọn C Áp dụng công thức: Khi bàn là này hoạt động bình thường thì nó có điện trở là:
A. R1 = 4R2 B. 4R1 = R2 C. R1 = 16R2 D. 16R1 = R2 Tóm tắt: U = U1 = U2 = 220V; P1 = 100W; P2 = 25W; R1 = ? R2 Lời giải: Chọn B. 4R1 = R2 Áp dụng công thức: Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của hai đèn lần lượt là: Ta có tỷ lệ: a) Vẽ sơ đồ mạch điện thỏa mãn yêu cầu nói trên và giải thích tại sao khi đó hai bóng đèn có thể sáng b) Tính điện trở của mỗi bóng đèn và của biến trở khi đó c) Tính công suất điện của biến trở khi đó Tóm tắt: Đèn 1: Uđm1 = U1 = 3V; Pđm1 = P1 = 1,2W; Đèn 2: Uđm2 = U2 = 6V, Pđm2 = P2 = 6W; U = 9V a)Vẽ sơ đồ mạch điện; giải thích? b) R1 = ? R2 = ? c) Pbếp = Pb = ? Lời giải: a) Vì Uđm1 + Uđm2 = 3 + 6 = 9V = U nên mắc bóng đèn Đ1 nối tiếp với đèn Đ2 Mặt khác cường độ dòng điện định mức qua hai đèn lần lượt là: Ta thấy I2 > I1 nên để hai đèn sáng bình thường thì phải mắc Rb song song với đèn Đ1 như hình vẽ. b) Vì đèn 1 song song với biến trở nên U1 = Ub = 3V và I1 + Ib = I2 = I → Ib = I2 – I1 = 1 – 0,4 = 0,6A Điện trở của mỗi đèn và biến trở khi đó:
c) Công suất của biến trở khí đó: Pb = Ub .Ib = 3.0,6 = 1,8W Lời giải: Trường hợp 1: các dụng cụ mắc nối tiếp Giả sử có n dụng cụ mắc nối tiếp với nhau vào nguồn điện U. Khi đó cường độ dòng điện qua mạch là I. Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi dụng cụ lần lượt là: U1, U2, …, Un Cường độ dòng điện chạy trong mỗi dụng cụ lần lượt là: I1, I2, …, In Vì các dụng cụ ghép nối tiếp nên ta có: U = U1 + U2 + …+ Un và I = I1 = I2 =… = In Công suất toàn mạch là: P = U.I = (U1 + U2 + …+ Un).I = I.U1 + I.U2 + …+ I.Un (1) Công suất trên mỗi dụng cụ điện lần lượt là: P1 = U1.I1; P2 = U2.I2; …; Pn = Un.In Vì I = I1 = I2 =… = In nên P1 = U1.I; P2 = U2.I; …; Pn = Un.I (2) Từ (1) và (2) ta được: P = P1 + P2 + …+ Pn (đpcm) Trường hợp 2: các dụng cụ mắc song song Giả sử có n dụng cụ mắc song song với nhau vào nguồn điện U. Khi đó cường độ dòng điện qua mạch là I. Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi dụng cụ lần lượt là: U1, U2, …, Un Cường độ dòng điện chạy trong mỗi dụng cụ lần lượt là: I1, I2, …, In Vì các dụng cụ ghép song song nên ta có: U = U1 = U2 = …= Un và I = I1 + I2 +… + In Công suất toàn mạch là: P = U.I = U.( I1 + I2 +… + In) = U.I1 + U.I2 + …+ U.In (3) Công suất trên mỗi dụng cụ điện lần lượt là: P1 = U1.I1; P2 = U2.I2; …; Pn = Un.In Vì U = U1 = U2 =… = Un nên P1 = U.I1; P2 = U.I2; …; Pn = U.In (4) Từ (3) và (4) ta được: P = P1 + P2 + …+ Pn (đpcm) a) Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch song song này và cường độ dòng điện mạch chính. b) Mắc hai đèn trên dây nối tiếp với nhau rồi mắc đoạn mạch này vào hiệu điện thế 220V. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đèn và công suất điện của đoạn mạch nối tiếp này cho rằng điện trở của mỗi đèn khi đó bằng 50% điện trở của đèn đó khi sáng bình thường Tóm tắt: Đèn 1: Uđm1 = U1 = 220V; Pđm1 = P1 = 100W; Đèn 2: Uđm2 = U2 = 220V, Pđm2 = P2 = 75W; a) Đ1 mắc // Đ2; U = 220V; Psongsong = Pss = ?; I = ? b) Đ1 mắc /nt Đ2; U = 220V; R’1 = 50%R1; R’2 = 50%R2; U’1 = ?; U’2 = ?; Pnt = ? Lời giải: a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ1 và Đ2: Cường độ dòng điện chạy trong mỗi đèn lần lượt là: Cường độ dòng điện mạch chính:
Công suất điện của đoạn mạch song song: P = P1 + P2 = 100 + 75 = 175W Lưu ý: Ta có thể tìm I nhanh hơn bằng cách tính Ptoàn mạch trước: P = P1 + P2 = 100 + 75 = 175W Vì P = U.I nên I = P/U = 175/220 = 0,795A b) Đ1 mắc /nt Đ2, khi đó điện trở của mỗi đèn là: R’1 = 50%R1 = 0,5.484 = 242Ω; R’2 = 50%R2 = 0,5.645,33 = 322,67Ω Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp: R’ = R’1 + R’2 = 242 + 322,67 = 564,67Ω Cường độ dòng điện qua mạch: I’ = U / R’ = 220 / 564,67 ≈ 0,39A ⇒ I’ = I’1 = I’2 = 0,39A. Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ1 và Đ2: U’1 = I’ . R’1 = 0,39.242 = 94,38V. U’2 = I’ . R’2 = 0,39.322,67 = 125,84V. Công suất điện của đoạn mạch: Pnt = U’.I’ = 220.0,39 = 85,8W |
