Physic Labs

Điện học – Từ học

Công và công suất điện

Dòng điện chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác. Công suất cho biết tốc độ chuyển hóa năng lượng; công thức P=UIP=UI áp dụng cho mạch điện một chiều.

Khi điện tích đi qua một đoạn mạch có hiệu điện thế, điện trường thực hiện công và có thể làm nóng điện trở, phát sáng đèn hoặc quay động cơ. Năng lượng điện nhận được bằng công của lực điện trong mô hình mạch lý tưởng.

W=UQ=UIt,P=Wt=UI(DC),W=PtW=UQ=UIt,\qquad P=\frac{W}{t}=UI\quad(\text{DC}),\qquad W=Pt

Định nghĩa: Công điện và công suất

Công WW đo bằng joule (J), công suất PP bằng watt (W). UU là hiệu điện thế, II là dòng điện và tt là thời gian. Nếu đoạn mạch là điện trở thuần và tuân theo định luật Ohm, có thể biến đổi thành P=I2R=U2/RP=I^2R=U^2/R.

Điều chỉnh hiệu điện thế, dòng điện và thời gian để theo dõi công suất và năng lượng điện chuyển hóa trong tải.

Điện năng và hóa đơn điện

Với công suất không đổi, thiết bị hoạt động càng lâu thì năng lượng tiêu thụ càng lớn: W=PtW=Pt. Điện năng trên hóa đơn thường ghi bằng kilowatt-giờ: 1 kWh=3.6×1061\,\mathrm{kWh}=3.6\times10^6 J. kWh là đơn vị năng lượng, không phải đơn vị công suất.

Ví dụ: Đèn hoạt động trong một giờ

Một đèn 6060 W được mắc đúng định mức trong 1.01.0 giờ. Tính điện năng tiêu thụ theo J và kWh.

Lời giải

W=Pt=60×3600=216000W=Pt=60\times3600=216000 J. Theo kWh, 0.0600.060 kW ×1.0\times1.0 h =0.060=0.060 kWh.

Đối với điện trở thuần, công suất tức thời biến đổi theo p=uip=ui, còn khi điện áp và dòng điện không đổi, P=UIP=UI. Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian tt là Q=I2RtQ=I^2Rt theo định luật Joule–Lenz. Ví dụ, một điện trở 10 Ω10\,\Omega có dòng 0.500.50 A tỏa công suất 2.52.5 W; trong 44 phút, nó chuyển thành nhiệt 600600 J. Luôn kiểm tra đơn vị thời gian trước khi đổi sang joule.

Công suất ghi trên thiết bị là giá trị định mức trong điều kiện điện áp quy định. Dùng sai điện áp có thể làm thiết bị hoạt động yếu hoặc quá nhiệt; công thức công suất không thay thế việc tuân thủ thông số an toàn của nhà sản xuất.

Trắc nghiệm nhanh

Thiết bị công suất 100100 W hoạt động trong 1010 s tiêu thụ năng lượng bao nhiêu?

Đại lượng nào là đơn vị năng lượng tiêu thụ điện thường ghi trên hóa đơn?

Tài liệu tham khảo

  1. Young, Freedman (2019). University Physics