Các bài tập liên quan đến Công thức tính công suất của nguồn không quá khó. Nhưng yêu cầu các bạn học sinh cần nắm vững kiến thức, công thức tính và những các khái niệm liên quan.

Nếu bạn còn mơ hồ về Công thức tính công suất nguồn hay không thể giải một số dạng bài về nó. Thì bài viết sau đây sẽ giúp bạn ôn tập và củng cố kiến thức đã học. Đồng thời, bạn hãy tự luyện tập để nắm vững và giải quyết các bài tập một cách hiệu quả hơn.

NỘI DUNG CHÍNH

Table of Contents

Lý thuyết về Công thức tính công suất của nguồn

Định nghĩa

Công suất của nguồn điện (kí hiệu Png) là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện được trong một khoảng thời gian.

Công thức tính công suất của nguồn– Đơn vị đo

Công thức tính công suất của nguồn điện là:

Trong đó:

+ Png là công suất của nguồn điện, tính theo đơn vị Oát.

+ Ang là công của nguồn điện, tính theo đơn vị Jun (J);

+ t là thời gian nguồn điện thực hiện công, tính theo đơn vị giây (s);

+ ξ là suất điện động của nguồn điện, tính theo đơn vị Vôn (V);

+ I là cường độ dòng điện, tính theo đơn vị ampe (A).

Đơn vị của công suất nguồn điện được tính là Jun trên giây, kí hiệu J/s hoặc đơn vị là Oát, kí hiệu W. Ta có

Mở rộng

Công suất của nguồn điện chính là công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch.

Đối với trường hợp nguồn có công suất lớn, ta có thể dùng đơn vị kilôoát, kí hiệu là kW hoặc mêgaoát, kí hiệu là MW.

Quy đổi đơn vị như sau:

1 kW = 1000 W.

1 MW = 103 kW = 106 W.

Áp dụng công thức tính công suất tiêu thụ điện P và công suất của nguồn, có thể tính được hiệu suất của nguồn như sau:

Áp dụng công thức tính công suất nguồn, có thể suy ra công thức tính công của nguồn thực hiện trong một khoảng thời gian t như sau: Ang = Png.t

Xem tiếp: Tái chế chai nhựa thành con vật

Bài tập ví dụ:

Ví dụ 1: Một acquy có r = 0,08Ω. Khi dòng điện 4A chạy qua acquy thì công suất mạch ngoài của dòng điện bằng 8W. Hỏi khi dòng điện 6A chạy qua acquy, nó cung cấp cho mạch ngoài công suất là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Ta có, hiệu điện thế mạch ngoài là: U = E – rI.

Mà công suất cung cấp cho mạch ngoài còn được tính: P = UI = (E – rI)I.

+ Nếu I = 4A ⇒ P = (E – 0,08.4).4 = 8 ⇒ E = 2,32V.

+ Nếu I’ = 6A ⇒ P’ = (2,32 – 0,08.6).6 = 11,04W.

Kết luận: Khi dòng điện 6A chạy qua acquy, nó cung cấp cho mạch ngoài với công suất là P’ = 11,04W.

Ví dụ 2: Cho điện trở R = 8Ω mắc vào 2 cực của một acquy có điện trở trong r = 1Ω. Lúc sau, người ta mắc thêm điện trở R song song với điện trở cũ.

Hỏi công suất mạch ngoài giảm xuống hay tăng lên bao nhiêu lần?

Hướng dẫn:

Ta có, cường độ dòng điện ban đầu trong mạch là:

Công suất mạch ngoài là:

Cường độ dòng điện sau khi mắc thêm điện trở R là:

Suy ra, Công suất mạch ngoài là:

Như vậy công suất mạch ngoài đã tăng lên 1,62 lần sau khi mắc thêm điện trở R.

Ví dụ 3: Một động cơ điện mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi. Cuộn dây của động cơ bao gồm một điện trở R. Biết rằng khi động cơ hoạt động, cường độ dòng điện chạy qua động cơ là I.

a) Xác định biểu thức tính công suất hữu ích của động cơ và cả suất phản điện xuất hiện trong động cơ.

b) Tính giá trị I để công suất hữu ích đạt cực đại. Lúc này, hiệu suất của động cơ là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a) Ta có, Công suất có ích của động cơ là: P = UI – RI2.

Suất phản điện của động cơ là: U = E + RI ⇒ E = U – RI.

b) Ta có, Công suất có ích:

Mà theo bất đẳng thức Cô-si ta có:

Từ đó suy ra, R = r thì công suất mạch ngoài cực đại:

Hiệu suất của động cơ là:

Như vậy để công suất hữu ích đạt giá trị cực đại thì: công thức tính công suất của nguồn

và lúc đó hiệu suất của động cơ là H = 50%.

Bài tập vận dụng Công thức tính công suất của nguồn

Bài 1. Một acquy (E,r) khi có dòng điện I1 = 15A đi qua, công suất mạch ngoài là P1 = 135W, khi I2 = 6A, P2 = 64,8W. Tìm giá trị E, r.

Lời giải:

Hiệu điện thế mạch ngoài là: U = E – rI.

Công suất mạch ngoài: P = UI = (E – rI).I = EI – rI2.

Ta có hệ phương trình:

Kết luận: E = 12V; r = 0,2Ω

Bài 2.

a) Một mạch kín gồm acquy E = 2,2V cung cấp điện năng cho điện trở mạch ngoài R = 0,5Ω. Biết hiệu suất của acquy H = 65%. Tính giá trị cường độ dòng điện trong mạch.

b) Biết rằng khi điện trở mạch ngoài thay đổi từ R1 = 3Ω sang R2 = 10,5Ω thì hiệu suất của acquy tăng gấp đôi. Hãy tìm giá trị điện trở trong của acquy.

Lời giải:

Ta có hiệu suất của acquy là:

Kết luận: Cường độ dòng điện trong mạch là I = 2,86A.

b) Khi R = R1, ta có:

Khi R = R2 thì:

⇔ 21 + 7r = 42 + 4r ⇒ r = 7

Kết luận: Điện trở trong của acquy là r = 7 .

Bài 3. Cho mạch điện như hình vẽ bên dưới. Nguồn điện của mạch có suất điện động E = 24V và điện trở trong r = 6Ω. Điện trở R1 = 4Ω. Tìm giá trị của biến trở R có giá trị bằng bao nhiêu để:

a) Công suất mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất. Tìm công suất của nguồn khi đó.

b) Công suất trên R đạt giá trị lớn nhất. Tìm công suất lúc này.