Bài 14.8 trang 41 Sách bài tập [SBT] Vật lý 9
Một bếp điện được sử dụng với hiệu điện thế U=220V thì dòng điện chạy qua dây nung của bếp có cường độ I=6,8A.
a. Tính công suất của bếp điện khi đó.
b. Mỗi ngày bếp được sử dụng như trên trong 45 phút.Tính phần điện năng có ích A1mà bếp cung cấp trong 30 ngày, biết rằng hiệu suất của bếp là H=80%.
Trả lời:
a] Công suất tiêu thụ của bếp là: = U.I = 220 × 6,7 = 1496W
b] Điện năng tiêu thụ của bếp trong 30 ngày .
A = .t = 1496.30.45.60 = 121176000 [J]
Điện năng có ích của bếp:
\[H = {{Aci} \over A} \times 100 \Rightarrow Aci = {{A \times H} \over {100}}\]
\[ = {{80 \times 121176000} \over {100}} = 96940800[J] = 26,928[kW]\]
Bài 14.9 trang 41 Sách bài tập [SBT] Vật lý 9
Hai điện trở R1=12 và R2=36 được mắc song song vào hiệu điện thế U thì công suất tương ứng là P1svà P2s. Khi mắc nối tiếp hai điện trở này cùng vào hiệu điện thế U như trên thì công suất của mỗi điện trở tương ứng là P1nvà P2n.
a. Hãy so sánh P1svà P2svà P1nvà P2n.
b. Hãy so sánh P1svà P1nvà P2svà P2n.
c. Hãy so sánh công suất tổng cộng Pskhi mắc song song với công suất tổng cộng Pnkhi mắc nối tiếp hai điện trở như đã nêu trên đây.
Trả lời:
Điện trở tương đương khi R1 mắc nối tiếp với R2.
Rtương đương = R1 + R2 = 12 + 36 = 48
Điện trở tương đương khi R1 mắc song song với R2:
\[{1 \over {{R_{tuong{\rm{d}}uong}}}} = {1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}} = {1 \over {12}} + {1 \over {36}}\]
\[ \Rightarrow {R_{tuong{\rm{d}}uong}} = {{12 \times 36} \over {12 + 36}} = 9\Omega \]
a] Công suất tiêu thụ khi R1 mắc song song với R2.
\[{\wp _{1{\rm{s}}}} = {{U_1^2} \over {{R_1}}}\] và \[{\wp _{{\rm{2s}}}} = {{U_2^2} \over {{R_2}}}\]
Lập tỉ lệ: \[{{{\wp _{1{\rm{s}}}}} \over {{\wp _{2{\rm{s}}}}}} = {{U_1^2} \over {{R_1}}} \times {{{R_2}} \over {U_2^2}}\]
\[ \Leftrightarrow {{{\wp _{1{\rm{s}}}}} \over {{\wp _{2{\rm{s}}}}}} = {{{R_2}} \over {{R_1}}} = {{36} \over {12}}\][U1 = U2 vì R1 //R2]
\[\Rightarrow {\wp _{1{\rm{s}}}} = 3{\wp _{2{\rm{s}}}}\]
Công suất tiêu thụ khi R1 mắc nối tiếp với R2.
\[{{{\wp _{1n}}} \over {{\wp _{2n}}}} = {{I_1^2 \times {R_1}} \over {I_2^2 \times {R_2}}} = {{{R_1}} \over {{R_2}}} = {{12} \over {36}} = {1 \over 3}\]
\[\Rightarrow {\wp _{1n}} = 3{\wp _{2n}}\] [I1 = I2 vì R1 nt R2].
b] Khi R1 nối tiếp với R2 thì:
Utoàn mạch = U1 + U2 = IR1 + IR2 = U1 + 3U1 = 4U1
\[ \Rightarrow {U_1} = {U \over 4}\] và \[{U_2} = {{3U} \over 4}\]
Công suất tiêu thụ của R1, R2:
\[{\wp _{1n}} = {{U_1^2} \over {{R_1}}} = {{{{\left[ {{U \over 4}} \right]}^2}} \over {{R_1}}} = {{{U^2}} \over {16{{\rm{R}}_1}}}\]
và \[{\wp _{2n}} = {{U_2^2} \over {{R_2}}} = {{{{\left[ {{{3U} \over 4}} \right]}^2}} \over {{R_2}}} = {{9{U^2}} \over {16{{\rm{R}}_2}}}\]
Lập tỉ lệ: \[{{{\wp _{1{\rm{s}}}}} \over {{\wp _{1n}}}} = {{{U^2}} \over {{R_1}}} \times {{16{{\rm{R}}_1}} \over {{U^2}}} = 16 \Rightarrow {\wp _{1{\rm{s}}}} = 16{\wp _{1n}}\]
Lập tỉ lệ: \[{{{\wp _{2{\rm{s}}}}} \over {{\wp _{2n}}}} = {{{U^2}} \over {{R_2}}} \times {{16{{\rm{R}}_2}} \over {9{U^2}}} = {{16} \over 9} \Rightarrow {\wp _{{\rm{2s}}}} = {{16} \over 9}{\wp _{2n}}\]
Áp dụng công thức:
\[{\wp _s} = {{{U^2}} \over {{R_S}}} = {{{U^2}} \over 9}\]và \[{\wp _n} = {{{U^2}} \over {{R_{nt}}}} = {{{U^2}} \over {48}}\]
Lập tỉ lệ: \[{{{\wp _s}} \over {{\wp _n}}} = {{{U^2}} \over 9} \times {{48} \over {{U^2}}} = {{48} \over 9} = {{16} \over 3} \Rightarrow {\wp _s} = {{16} \over 3}{\wp _n}\]
Bài 14.10 trang 41 Sách bài tập [SBT] Vật lý 9
Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V-3W và 6V-2W.
a. Tính điện trở của dây tóc mỗi bóng đèn này khi chúng sáng bình thường.
b. Cho biết vì sao khi mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế U=12V thì chúng không sáng bình thường.
c. Lập luận để chứng tỏ rằng có thể mắc hai bóng đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này.
d. Tính điện trở của biến trở khi đó và điện năng mà nó tiêu thụ trong 30 phút.
Trả lời:
a] Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ1 và Đ2.
\[{R_1} = {{U_1^2} \over {{\wp _1}}} = {{{6^2}} \over 3} = 12\Omega ;{R_2} = {{U_2^2} \over {{\wp _2}}} = {{{6^2}} \over 2} = 18\Omega \]
b] Cường độ dòng điện định mức của đèn:
\[{I_1} = {{{\wp _1}} \over {{U_1}}} = {3 \over 6} = 0,5{\rm{A}};{I_2} = {{{\wp _2}} \over {{U_2}}} = {2 \over 6} = 0,3{\rm{A}}\]
Nếu mắc Đ1nối tiếp với Đ2 thì I1= I2 thì đèn sáng bình thường nhưng I1> I2 nên mắc Đ1nối tiếp với Đ2 thì bóng đèn Đ2 sẽ hỏng.
c] Cường độ dòng điện qua biến trở :
I = I12 = Ib = I1 + I2 = 0,5 + 0,3 = 0,8A
Điện trở tương đương toàn mạch:
\[{1 \over {{R_{12}}}} = {1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}} = {1 \over {12}} + {1 \over {18}} \Rightarrow {R_{12}} = 7,2\Omega\]
Điện trở của biến trở:
Rb = R R12 = 15 7,2 = 7,8
Điện năng tiêu thụ của biến trở:
\[{A_b} = {{U_b^2} \over {{R_b}}} \times t = {{{6^2}} \over {7,8}} \times 1800 = 8307,7J\]