Bây giờ mình sẽ đi phân tích sâu từng bước nhé! Bước 1: Xác định nguồn điện dùng 1 pha hay 3 phaĐể hiễu rõ sâu hơn chúng ta cần nắm rõ, phân biệt một số khái nhiệm về hệ thống điện. Trong mạch điện 1 pha sẽ bao gồm 2 dây dẫn: 1 dây nóng và 1 dây lạnh. Tại nước ta, hiệu điện thế định mức để sử dụng là 220V. Trên thực tế, nhiều quốc gia không sử dụng mức điện áp này. Ví dụ như Nhật Bản, Đài Loan, Mỹ,.. điện mức tiêu chuẩn sử dụng của các quốc gia này thường ở mức 110 hay 120V,..  Bản đồ mức điện sử dụng trên thế giới Điện 1 pha là dòng điện xoay chiều có công suất nhỏ nên không thể dùng để truyền đi xa, nguồn điện này thích hợp nhất khi sử dụng trong sinh hoạt gia đình. Dòng điện xoay chiều 3 pha là một hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều một pha, ba dòng điện này được gây ra bởi ba suất điện động xoay chiều có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là 2pi/3. Điện 3 pha là hệ thống điện bao gồm 3 dây nóng và 1 dây lạnh, được mắc nối trong mạch bằng 2 cách phổ biến là nối hình tam giác và nối hình sao. Hệ thống điện 3 pha dùng để sản xuất công nghiệp, vận hành máy móc công nghiệp hay dùng để truyền tải điện năng đi xa mà không làm hao tổn quá nhiều điện năng. Vậy ở đây sẽ có các trường hợp:
Chỉ cần cắm thiết bị điện vào là dùng vì thường tại VN thì nguồn điện thường dùng cho sinh hoạt là nguồn điện 1 pha 220V
Thiết bị này thường thì bạn sẽ mua ở Nhật Bản. Người ta thường gọi là mua hàng Nhật bãi( Đồ cũ ở Nhật). Nếu bạn muốn sử dụng nó thì bạn cần phải mua thêm bộ chuyển đổi điện áp 220V -110V.
Thường thì thiết bị này được sản xuất và lắp ráp tại Mỹ hoặc Nhật bản nếu bạn muốn dùng được thiết bị này cần có bộ chuyển đổi điện áp 3 pha 220V sang 3 pha 380V.
Đây là lưới điện 3 pha mà Việt Nam đang sử dụng nếu thiết bị mua về mà được sử dụng thường xuyên thì kiến nghị điện lực kéo nguồn 3 pha về sử dụng. Bước 2: Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện.Thường công suất này sẽ được ghi trên các thiết bị điện nếu các bạn mua mới hoặc người bán sẽ nói công suất ước chừng của thiết bị điện. Nếu người bán không nói được công suất tiêu thụ bao nhiêu thì tốt nhất đừng có mua. Ví dụ phía dưới đây là hình ảnh một chiếc bếp từ mà bên cửa hàng đang bán rất chạy có công suất tiêu thụ được ghi trên vỏ sản phẩm là 2100W. Tức công suất tiêu thụ max của nó là 2.1 kW. Hay là một chiếc điều hòa treo tường 2 khối. Công suất trên nhãn có ghi là 1200W. Tức một giờ nó tiêu thụ tối đa 1.2 “kí” điện. Còn nếu thiết bị mua lâu mà bị mất nhãn thì có thể mua các ổ cắm có đo trực tiếp công suất tiêu thụ của thiết bị. Trên thị trường bây giờ bán rất nhiều loại. Bước 3: Lựa chọn dây dẫn cho thiết bịThường thì chúng ta sẽ lựa chọn dây dẫn theo tính toán sau.
Ở đây mình sẽ hướng dẫn các bạn tính toán theo công thức tính toán kết hợp với kinh nghiệm của mình. Hiện nay, dây dẫn lõi đồng và lõi nhôm là 2 loại dây dẫn điện phổ biến nhất . Dây dẫn điện lõi đồng hay lõi nhôm có chất lượng tốt hơn đây là câu hỏi mà rất nhiều người quan tâm. Mỗi loại sẽ có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Bài viết sau mình sẽ đi phân tích dài hơn về vấn đề này. Trong hệ thống điện sinh hoạt thì ta thường mua dây dẫn điện lõi đồng bọc PVC hay XLPE. Đối với dây đồng: Mật độ dòng điện cho phép Jđ = 6 A/mm² Chỉ với một số công thức đơn giản thì ta có thể chọn được tiết diện của dây dẫn. Tính dòng điệnCông thức: I=P/U 👉Dựa vào công suất tổng và hiệu điện thế, ta có thông số cường độ dòng điện (A), dựa vào công thức bên dưới để tính tiết diện.
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng 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. Cơ năng B. Nhiệt năng C. Hóa năng D. Năng lượng nguyên tử Lời giải: Chọn D. Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử. A. khả năng thực hiện công của dòng điện B. năng lượng của dòng điện C. lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian D. Mức độ mạnh, yếu của dòng điện Lời giải: Chọn C. Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian. a) Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắng sáng bình thường bóng đèn mỗi ngày 4 giờ b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn cùng loại trên đây vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch nối tiếp này và tính công suất của mỗi bóng đèn khi đó c) Mắc nối tiếp bóng đèn trên với một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V – 75W vào hiệu điện thế 220V. Hỏi các bóng đèn này có thể bị hỏng không? Nếu không, hãy tính công suất của đoạn mạch này và công suất của mỗi đèn. Cho rằng điện trở của các bóng đèn trong trường hợp b và c trên đây có giá trị như khi chúng sáng bình thường Tóm tắt: Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW; a) t0 4h; t = 4.30 = 120h; A1 = ? b) Nối tiếp hai đèn cùng loại; U = 220V; Pmạch = Pm = ?; Pđèn = P1 = P2 = ? c) Nối tiếp đèn 1 trên với đèn 3 có: Uđm3 = 220V; Pđm3 = 75W = 0,075kW Đèn 3 hỏng hay không? Pmạch2 = ?; P1 = ?; P2 = ? Lời giải: a. Điện năng sử dụng trong 30 ngày là: A1 = PĐ1.t = 0,1kW.120h = 12kW.h = 12.1000.3600 = 4,32.107J. b. Điện trở của đèn 1 và đèn 2 cùng loại là: Điện trở tương đương của 2 đèn khi ghép nối tiếp là: R12 = R1 + R2 = 484 + 484 = 968Ω Công suất của đoạn mạch nối tiếp là: Do hai đèn giống nhau mắc nối tiếp nên công suất của mỗi bóng đèn là: P1 = P2 = Pm /2 = 50/2 = 25 W c. Điện trở của đèn thứ ba là: Điện trở tương đương của mạch khi ghép nối tiếp đèn 1 và đèn 3 là: R13 = R1 + R3 = 484 + 645,3 = 1129,3Ω Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là:
Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là: U1 = I1.R1 = 0,195.484 = 94,38V và U2 = I2.R2 = 0,195.645,3 = 125,83V. Như vậy ta thấy hiệu điện thế này đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức của mỗi đèn là 220V nên các đèn không bị hỏng. Công suất của đoạn mạch là: Pm = U.I = 220.0,195 = 42,9W. Công suất của đèn thứ nhất là: Công suất của đèn thứ hai là: 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. a) Tính điện trở của bàn là và bóng đèn khi chúng hoạt động bình thường. b) Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V được không? Vì sao? Cho rằng điện trở của bàn là và bóng đèn có giá trị đã tính ở câu a) c) Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu để chúng không bị hỏng? Tính công suất của mỗi dụng cụ khi đó. Tóm tắt: Uđm1 = 110V; Pđm1 = 550W; Uđm2 = 110V; Pđm2 = 40W ; a) R1 = ?; R2 = ? b) Nối tiếp bàn là và đèn; U = 220V có được không? c) Nối tiếp bàn là và đèn: Umax = ?; Pbàn là = P1 = ?; Pđèn = P2 = ? Lời giải: a) Điện trở của bàn là là: Điện trở của bóng đèn là: b) Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, điện trở tương đương của mạch là: R12 = R1 + R2 = 22 + 302,5 = 324,5Ω ⇒ Dòng điện chạy qua chúng có cường độ là:
Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là: U1 = I.R1 = 0,678.22 = 14,9V hiệu điện thế đặt vào đèn là: U2 = I.R2 = 0,678.302,5 = 205,2V Ta thấy U2 > Uđm2 nên đèn sẽ hỏng do vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V. c) Cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là: Iđm1 = Pđm1 / Uđm1 = 550/110 = 5A; Iđm2 = Pđm2 / Uđm2 = 40/110 = 4/11A = 0,364A. Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này thì dòng điện chạy qua chúng có cùng cường độ và chỉ có thể lớn nhất là Imax = Iđm2 = 0,364A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sẽ hỏng. Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là: Umax = Imax .(R1 + R2) = 118V. Công suất của bàn là khi đó: P1 = R1.I2 = 22.0,3642 = 2,91 W. Công suất của đèn khi đó: P2 = R2.I2 = 302,5.0,3642 = 40 W. a) Cần phải mắc quạt vào hiệu điện thế bao nhiêu để cho nó chạy bình thường? Tính cường độ dòng điện chạy qua khi đó b) Tính điện năng mà quạt sử dụng trong một giờ khi chạy bình thường c) Khi quạt chạy , điện năng được biến đổi thành các dạng năng lượng nào? Cho rằng hiệu suất của quạt là 85%, tính điện trở của quạt. Tóm tắt: Uđm = 12V; Pđm = 15W; a) Quạt hoạt động bình thường thì U = ?; I = ? b) t = 1h = 3600s; A = ? c) Hiệu suất H = 85%; R = ? Lời giải: a) Phải mắc quạt vào hiệu điện thế định mức U = 12V. Điện trở của quạt là: R = U2 /P = 122/15 = 9,6Ω. Cường độ dòng điện chạy qua quạt là: I = U/R = 12/9,6 = 1,25A. b) Điện năng quạt tiêu thụ trong 1 giờ là: A = Pđm.t = 15.3600 = 54000J = 0,015kW.h. c) Điện năng được biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng. Phần điện năng biến đổi thành cơ năng trong 1 giây là: Pcơ = Ptoàn phần.H = 15.85% = 12,75 J/s Mặt khác ta có: Ptoàn phần = Pcơ + Pnhiệt ⇒ Phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng trong 1 giây l Pnhiệt = Ptoàn phần – Pcơ = 15 – 12,75 = 2,25 J/s Điện trở của quạt: Pnhiệt = I2.R ⇒ R = Pnhiệt/I2 = 1,44Ω. a) Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung của bàn là khi đó b) Tính điện trở của dây nung này khi đó Tóm tắt: U = 12V; A = 990kJ = 990000J; t = 15 phút = 900s a) I = ? b) R = ? Lời giải: a) Cường độ dòng điện qua dây nung: b) Điện trở của dây nung: R = U / I = 220 / 5 = 44Ω 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 Ai mà bếp cung cấp trong 30 ngày, biết rằng hiệu suất của bếp là H = 80% Tóm tắt: U = 220V; I = 6,8A a) P = ? b) t0 = 45 phút = 0,75h; t = 0,75.30 = 22,5h; H = 80%; Aích = Ai = ? Lời giải: a) Công suất tiêu thụ của bếp: P = U.I = 220 × 6,8 = 1496W b) Điện năng tiêu thụ của bếp trong 30 ngày. A = P.t = 1496W.22,5h = 33660W.h Hiệu suất của bếp: Phần điện năng có ích Ai mà bếp cung cấp trong 30 ngày là:
a) Hãy so sánh P1s với P2S và P1n với P2n b) Hãy so sánh P1s với P1n và P2S với P2n c) Hãy so sánh công suất tổng cộng Ps khi mắc song song với công suất tổng cộng Pn khi mắc nối tiếp hai điện trở đã nêu trên đây. Tóm tắt: R1 = 12Ω và R2 = 36Ω a) P1s = ?P2s; P1n = ?P2n; b) P1s = ?P1n và P2s = ?P2n; c) Ps = ?Pn Lời giải: Điện trở tương đương khi R1 mắc nối tiếp với R2: Rnt12 = R1 + R2 = 12 + 36 = 48Ω Điện trở tương đương khi R1 mắc song song với R2: a) Công suất tiêu thụ trên R1, R2 khi R1 mắc song song với R2 lần lượt là: Lập tỉ lệ: Công suất tiêu thụ thụ trên R1, R2 khi R1 mắc nối tiếp với R2 lần lượt là: và (I1 = I2 vì R1 nt R2 ). b) Khi R1 nối tiếp với R2 thì: U = U1 + U2 và Công suất tiêu thụ của R1, R2: Lập tỉ lệ: Lập tỉ lệ: c) Áp dụng công thức: Lập tỉ lệ: 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 nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này d) Tính điện trở của biến trở và điện năng mà nó tiêu thụ trong 30 phút Tóm tắt: Đèn 1: Uđm1 = 6V, Pđm1 = 2W; Đèn 2: Uđm2 = 6V, Pđm2 = 3W a) R1 = ?; R2 = ? b) U = 12V; tại sao đèn không sáng bình thường? c) Để 2 đèn sáng bình thường, sơ đồ? Giải thích? d) Rbt = ?; t = 30 phút = 1800s; Abt = ? Lời giải: a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ1 và Đ2. b) Cường độ dòng điện định mức của đèn: Iđm1 = Pđm1/Uđm1 = 3 / 6 = 0,5A ; Iđm2= Pđm2/Uđm2 = 2/6 = 1/3 A. Nếu mắc Đ1 nối tiếp với Đ2 thì điện trở tương đương của mạch: R12 = R1 + R2 = 12 + 18 = 30Ω Khi đó cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I1 = I2 = I = U/R12 = 12/30 = 0,4A Ta thấy I1 < Iđm1 và I2 > Iđm2 nên đèn 1 sáng yếu hơn bình thường, đèn 2 sáng quá định mức sẽ hỏng. c) Để hai đèn sáng bình thường thì ta phải mắc thêm một biến trở vào mạch. Vì U1 = U2 = 6V < U = 12V và Iđm1 ≠ Iđm2 nên có thể mắc một trong hai cách sau: Cách 1: Hai đèn Đ1 và Đ2 phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở Rb như hình vẽ, sao cho: Ib = Iđm1 + Iđm2 = 0,5 + 1/3 = 5/6A và Ub = U – U12 = 12 – 6 = 6V Cách 2: Đèn Đ2 và biến trở phải song song với nhau và nối tiếp với đèn Đ1 như hình vẽ, sao cho: Ib = Iđm1 – Iđm2 = 0,5 – 1/3 = 1/6A và Ub = U2 = 6V d) Điện trở của biến trở và điện năng mà biến trở tiêu thụ trong 30 phút là: Cách mắc 1: Cách mắc 2: |
