Trên nhãn của bóng đèn 1 có ghi 220 V – 20 W và bóng đèn 2 có ghi 220 V – 10 W

Bài 1 trang 109 Vật Lí 11: Trên nhãn của bóng đèn 1 có ghi 220 V – 20 W và bóng đèn 2 có ghi 220 V – 10 W. Coi điện trở của mỗi bóng đèn không thay đổi.

a) Tính năng lượng điện tiêu thụ của mỗi bóng đến khi sử dụng ở hiệu điện thế 200 V trong thời gian 2 giờ.

b) Tính tổng công suất điện tiêu thụ của cả hai bóng đèn trong những trường hợp sau:

- Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V.

- Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V.

c) Dùng cách mắc nào nêu trên để cả hai bóng đèn đều sáng bình thường? Tại sao?

Trả lời

Bóng đèn 1: U_đm = 220 V, $\text{P}$_đm = 20 W, I_đm = $\frac{\text{P}}{U}=\frac{1}{11}A$$R_1=2420\Omega$

Bóng đèn 2: U_đm = 220 V, $\text{P}$_đm = 10 W, I_đm = $\frac{\text{P}}{U}=\frac{1}{22}A$$R_2=4840\Omega$

a) Năng lượng điện tiêu thụ của bóng đèn 1 là:

$A_1=\frac{U^2}{R_1}t=\frac{{200}^2}{2420}\mathrm{.2.3600}\approx \mathrm{119008,3}J$

Năng lượng điện tiêu thụ của bóng đèn 2 là:

$A_2=\frac{U^2}{R_2}t=\frac{{200}^2}{4840}\mathrm{.2.3600}\approx \mathrm{59504,1}J$

b)

Trường hợp 1: Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V.

Khi đó hiệu điện thế qua mỗi đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức của từng đèn.

Tổng công suất tiêu thụ của cả 2 bóng đèn là 20 + 10 = 30 W.

Trường hợp 2: Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện thế 220 V

Điện trở tương đương của mạch: $R_{nt}=R_1+R_2=7260\Omega$

Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn: $I_1=I_2=I=\frac{U}{R_{nt}}=\frac{220}{7260}=\frac{1}{33}A$

Công suất tiêu thụ của bóng đèn 1 là: ${\text{P}}_1=U{I}_1=220.\frac{1}{33}=\frac{20}{3}W$ <  $\text{P}$_đm = 20 W

Công suất tiêu thụ của bóng đèn 2 là: ${\text{P}}_2=U{I}_2=220.\frac{1}{33}=\frac{20}{3}W$ > $\text{P}$_đm = 10 W

Tổng công suất tiêu thụ của cả 2 bóng là: $\frac{20}{3}+\frac{20}{3}=\frac{40}{3}W$

c) Dùng cách mắc 2 bóng đèn song song để đèn sáng bình thường vì khi đó bóng đèn hoạt động đúng công suất định mức.