Bài tập tính điện năng tiêu thụ
Lý thuyết
1. Định nghĩa
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch là lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.
2. Công thức – Đơn vị đo
- Công thức tính điện năng tiêu thụ trên đoạn mạch: A = U.|q| = U.I.t
Trong đó:
+ A là điện năng tiêu thụ, cũng là công của dòng điện, có đơn vị là Jun (J);
+ U là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch, có đơn vị là vôn (V);
+ q là điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch, có đơn vị là Cu lông (C);
+ I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch, có đơn vị là ampe (A);
+ t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch, có đơn vị là giây (s).
- Điện năng tiêu thụ của một thiết bị điện được tính bằng công thức:
A = P.t
Trong đó:
+ A là điện năng tiêu thụ, cũng là công của dòng điện, có đơn vị là Jun (J);
+ P là công suất của thiết bị điện đó, có đơn vị là oát (W);
+ t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch, có đơn vị là giây (s).
- Đơn vị đo điện năng tiêu thụ là Jun, kí hiệu là J.
3. Mở rộng
Để đo điện năng tiêu thụ, người ta sử dụng công tơ điện.
Ngoài đơn vị Jun, người ta còn sử dụng đơn vị kilô oat giờ, kí hiệu kWh.
Đổi đơn vị như sau: 1kWh = 1.103 ( 
).3600 (s) = 3,6.106 J
Trong biểu thức tính điện năng tiêu thụ, điện lượng q được xác định bởi công thức q = I.t
Từ công thức điện năng tiêu thụ, ta có thể suy ra công thức xác định các đại lượng hiệu điện thế hai đầu mạch, điện lượng dịch chuyển qua mạch, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch, thời gian dòng điện chạy qua mạch:
Trong đó:
+ A là điện năng tiêu thụ, cũng là công của dòng điện, có đơn vị là Jun (J);
+ U là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch, có đơn vị là vôn (V);
+ q là điện lượng dịch chuyển qua đoạn mạch, có đơn vị là Cu lông (C);
+ I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch, có đơn vị là ampe (A);
+ t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch, có đơn vị là giây (s).
Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: Một quạt điện có ghi 220V - 75W được mắc vào hiệu điện thế 220V.
a) Tính điện năng mà quạt đã tiêu thụ trong 4h
b) Quạt này có hiệu suất 80%. Tính cơ năng của quạt đã thu được trong thời gian nói trên.
Đáp án: a) 1080 kJ, b) 864 kJ
Lời giải:
a) Điện năng mà quạt đã tiêu thụ trong 4h là:
A = P.t = 75.4.60.60 = 1080000 J = 1080 kJ.
b) Áp dụng công thức tính hiệu suất 
Ví dụ 2: Một bóng đèn có ghi 220V - 100W được thắp sáng ở hiệu điện thế 200V. Tính điện năng mà bóng đã tiêu thụ trong 6h.
Đáp án: 0,496 kWh
Lời giải:
Điện trở của bóng đèn là:
Cường độ dòng điện khi mắc đèn vào hiệu điện thế 200V là:
Điện năng bóng đèn tiêu thụ trong 6h là:
A = P.t = U.I.t = 200.0,413.6 = 496 Wh = 0,496 kWh.
Ví dụ 3: Công tơ điện của một gia đình trong một ngày đêm tăng 1,7 số. Biết rằng trong nhà có hai bóng điện loại 40W thắp sáng trong 5h, một quạt điện 100W chạy trong 8h và một bếp điện 1000W. Hỏi bếp điện dùng trong bao lâu? Biết rằng các thiết bị đều sử dụng đúng công suất định mức.
Đáp án: 0,5h
Lời giải:
Đổi 1,7 số điện = 1,7 kWh = 1700 Wh.
Gọi thời gian dùng bếp điện là x giờ.
Tổng điện năng tiêu thụ của gia đình trong một ngày đêm là
A = Ađèn + Aquạt + Abếp = 2.40.5 + 100.8 + 1000.x = 1700
Suy ra x = 0,5 h.
Bài tập vận dụng
Bài 1: Trong các dụng cụ sau, dụng cụ nào khi hoạt động có sự biến đổi điện năng thành nhiệt năng có hại:
A. Chuông điện B. Quạt điện
C. Nồi cơm điện D. Cả A, B
Lời giải:
Đáp án: D
Bài 2: Một bóng đèn 12V - 6W được mắc vào hiệu điện thế 12V. Sau nửa giờ thắp sáng, công của dòng điện sản ra là:
A. 3J B. 180 J
C. 10800J D. 21600J
Lời giải:
Đáp án: C
Bài 3: Một máy bơm nước hoạt động với công suất 250W trong 2h và một bếp điện hoạt động với công suất 1000W trong 1h. Hỏi hai dụng cụ này sử dụng lượng điện năng tổng cộng là bao nhiêu?
A. 1500 Wh B. 1500 kW
C. 1500 kWh D. 1500 MWh
Lời giải:
Đáp án: A
Bài 4: Một bóng đèn có ghi 220V - 75W được thắp sáng liên tục với hiệu điện thế 220V trong 4h. Điện năng mà bóng đèn này sử dụng có thể có giá trị nào sau đây:
A. 0,3 kWh B. 0,3 Wh
C. 0,3 J D. 0,3 kWs
Lời giải:
Đáp án: A
Bài 5: Trên nhãn của một bàn là điện có ghi 220V - 800W. Bàn là được sử dụng ở hiệu điện thế 220V. Công của dòng điện thực hiện trong 30 phút là giá trị nào trong các giá trị sau:
A. 1404kJ B. 1440kJ
C. 1044kJ D. 1040kJ.
Tóm tắt
Lời giải:
Đáp án: B
Bài 6: Tính hiệu suất của bếp điện nếu sau 20 phút nó đun sôi được 2 lít nước có nhiệt độ ban đầu ở 20oC. Biết cường độ dòng điện qua bếp là 3A; hiệu điện thế hai đầu dây xoắn của bếp là U = 220V; nhiệt dung riêng của nước là 4200J/ kg.K.
A. 45% B. 23%
C. 95% D. 85%
Lời giải:
Đáp án: D
Bài 7: Có hai điện trở là R1 = 6 Ω và R2 = 12 Ω được mắc thành bộ rồi mắc vào hiệu điện thế 18V. Tính điện năng mà bộ điện trở đã tiêu thụ trong 15 phút trong hai trường hợp:
a) Hai điện trở mắc nối tiếp.
b) Hai điện trở mắc song song.
Tóm tắt
R1 = 6 Ω và R2 = 12 Ω; U = 18V. t = 15 phút. Tính A khi:
a) Hai điện trở mắc nối tiếp.
b) Hai điện trở mắc song song.
Lời giải:
a) Hai điện trở mắc nối tiếp.
Điện trở tương đương là: R = R1 + R2 = 18 Ω.
Cường độ dòng điện qua hệ là:
Điện năng tiêu thụ của hệ trong 15 phút là: A = U.I.t = 18.1.15.60 = 16200 J
b) Hai điện trở mắc song song.
Điện trở tương đương là:
Cường độ dòng điện qua hệ là
Điện năng tiêu thụ của hệ trong 15 phút là: A = U.I.t = 18.4,5.15.60 = 72 900 J
Đáp án: a) 16 200J; b)72 900J
Bài 8: Khi mắc một bóng đèn có hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ 455mA.
a) Tính điện trở và công suất của bóng điện khi đó.
b) Bóng đèn này trung bình sử dụng 5h trong một ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.
Tóm tắt
U = 220V; I = 455mA = 0,455 A
a) R = ?; P = ? .
b) t = 5h / một ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.
Lời giải:
a) Điện trở của bóng đèn là:
Công suất của bóng đèn là: P = U.I = 220.0,455 = 100 W
b) A = P.t = 100.30.5.60.60 = 54 000 000 J = 15 kWh.
Số điện là: 15 số.
Đáp án: a) 484 Ω, 100W, b) 54 000 000J, 15 số
Bài 9: Một quạt điện hoạt động ở hiệu điện thế 220V, sản ra công cơ học Pc = 321W. Biết điện trở trong của động cơ là r = 4 Ω. Tính hiệu suất của động cơ.
Tóm tắt
U = 220V, Pc = 321W. r = 4 Ω. Tính hiệu suất của động cơ.
Lời giải:
Công suất của động cơ là P = U.I = I2.r + Pc
Ta có phương trình: 4.I2 – 220.I + 321 = 0
Phương trình có 2 nghiệm: I1 = 53,5 A và I2 = 1,5 A
Loại nghiệm 1 vì không hợp lý.
Vậy I = 1,5 A.
Công suất của động cơ là P = U.I= 220.1,5 = 330 W
Hiệu suất của động cơ là:
Đáp án: H = 97,3 %.
Bài 10: Có hai bóng đèn có ghi 110V - 60W và một quạt điện loại 220V - 100W.
a) Muốn sử dụng đồng thời các thiết bị này ở mạng điện có hiệu điện thế 220V thì phải mắc chúng như thế nào để các thiết bị hoạt động bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện
b) Nếu mỗi ngày đèn được thắp 6h và quạt sử dụng 5h thì trong 1 tháng (30 ngày), gia đình này tiệu thụ bao nhiêu điện năng? Tính tiền điện phải trả nếu mỗi số công tơ là 700đ.
Lời giải:
a) Vì hai đèn có Uđm1 = 110 V, còn quạt có Uđm2 = 220 V nên để chúng hoạt động bình thường ở U = 220 V thì cần mắc 2 đèn nối tiếp, cả cụm song song với quạt.
b) Điện năng tiêu thụ trong 1 tháng là: A = Ađ + Aq = 2.60.30.6 + 100.30.5 = 36600 Wh = 36,6 kWh
Số tiền điện là: N = 700. 36,6 = 25620 đồng.
Đáp án: b) 36,6 kWh, 25620 đồng.
Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:
30 Bài tập về Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Năng lượng trong dao động điều hoà (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Điện thế, hiệu điện thế, tụ điện (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Từ trường (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Lực tương tác giữa các điện tích (2024) có đáp án chi tiết nhất
