Đáp án vật lí 11 chân trời sáng tạo Bài 19. Năng lượng điện và công suất điện

BÀI 19. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN. CÔNG SUẤT ĐIỆN

I. NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA ĐOẠN MẠCH

Thảo luận 1 trang 113 sgk vật lý 11 ctst

Dùng các dây dẫn (có điện trở không đáng kể) nối hai đầu một điện trở với hai cực của một nguồn điện thành mạch kín. Khi này, dòng điện có sinh công trên các đoạn dây nối không? Vì sao?

Đáp án:

Dòng điện sinh công rất nhỏ (có thể bỏ qua) trên các đoạn dây nối vì điện trở trên các dây dẫn là không đáng kể. Tuy nhiên, khi thực hiện điều này, hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra. Nếu nguồn điện có suất điện động lớn và điện trở trong nhỏ thì cường độ dòng điện qua mạch rất lớn, có thể gây nổ.

Thảo luận 2 trang 114 sgk vật lý 11 ctst

Xét hai điện trở R1 và R2 (R2>R1) được ghép song song thành bộ và nối vào hai cực của một nguồn điện. Hãy cho biết công suất tiêu thụ điện của điện trở nào lớn hơn. Giải thích.

Đáp án:

Khi ghép điện trở song song có: U = U1 = U2

Công suất tiêu thụ điện của điện trở R1 là: P1 = U²/R1

Công suất tiêu thụ điện của điện trở R2 là: P2 = U²/R2

Mà R1<R2 ⇒ P1>P2

Luyện tập trang 114 sgk vật lý 11 ctst

Đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một điện trở 8Ω.

1. a) Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở.
2. b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở sau 1 phút.

Đáp án:

1. a) Công suất tỏa nhiệt trên điện trở là: P=U² / R = 12²/8 = 18W.
2. b) Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở sau 1 phút là: Q = P.t = 18.60 = 1080J.

II. NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA MỘT NGUỒN ĐIỆN

Thảo luận 3 trang 115 sgk vật lý 11 ctst

Khi nguồn điện được nối với mạch ngoài và phát ra dòng điện, nhiệt độ của nguồn điện có tăng lên không? Năng lượng của nguồn điện có thể được biến đổi thành những dạng năng lượng nào?

Đáp án:

Khi nối nguồn điện với mạch ngoài và phát ra dòng điện thì nhiệt độ nguồn điện cũng tăng lên do hiệu ứng Joule trên điện trở trong của nguồn.

Năng lượng của nguồn điện cung cấp trong toàn mạch, một phần toả nhiệt bên trong nguồn và phần còn lại biến thành dạng năng lượng khác tuỳ thuộc thiết bị nối vào nguồn.

Ví dụ: Với bóng đèn thì một phần biến thành nhiệt và một phần biến thành quang năng; với động cơ thì một phần biến thành nhiệt và một phần biến thành cơ năng...

Luyện tập trang 116 sgk vật lý 11 ctst

Một nguồn điện có suất điện động 11,5 V và điện trở trong 0,8 Ω được nối với mạch ngoài gồm các điện trở tạo thành một mạch kín. Nguồn phát dòng điện có cường độ 1 A. Tính công suất điện mà nguồn cung cấp cho mạch ngoài.

Đáp án:

Công suất điện mà nguồn cung cấp cho mạch ngoài là:

P = ξI − rI² = 11,5.1 − 0,8.1² = 10,7W

Vận dụng trang 116 sgk vật lý 11 ctst

Một pin hay ắc quy khi lưu hành trên thị trường sẽ có thêm thông số cho biết về khả năng cung cấp điện của nó cho các thiết bị khác, đơn vị Ah (ampe giờ). Ví dụ: Một ắc quy có thông số 10 Ah có nghĩa nó có khả năng cung cấp dòng điện 1 A trong 10 giờ hoặc cung cấp dòng điện 5 A trong 2 giờ, hoặc cung cấp dòng điện 10 A trong 1 giờ,... Hiện nay, pin sạc dự phòng (Hình 19.2) đang được sử dụng phổ biến để nạp điện cho các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính bảng. Xét một pin sạc dự phòng có thông số 15 000 mAh đã tích đầy điện, khi được kết nối với một thiết bị di động sẽ hoạt động ở công suất 10 W và hiệu điện thế giữa hai cực của pin bằng 5 V. Tính điện lượng còn lại trong pin sạc dự phòng khi sử dụng nó để sạc thiết bị trên trong 30 phút.

Đáp án:

Điện lượng ban đầu của pin sạc: Q=15000mAh=15Ah

Điện lượng đã sạc cho thiết bị di động: ΔQ = It = t = .0,5 =1Ah

Điện lượng còn lại của pin sạc: Q−ΔQ=15−1=14Ah

Bài tập 1 trang 116 sgk vật lý 11 ctst

Mắc hai cực của một nguồn điện không đổi có suất điện động 6,0V và điện trở trong 0,5 Ω vào hai đầu một điện trở R = 3,5 Ω để tạo thành mạch kín. Bỏ qua điện trở các dây nối. Tính nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong 1 phút.

 Đáp án:

Cường độ dòng điện của mạch là:

I=    = = 1,5A

Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong 1 phút là:

A = ξIt−rI²t = 6.1,5.60 − 0,5.1,5².60 = 472,5J

Bài tập 2 trang 116 sgk vật lý 11 ctst           

Mắc hai cực của một nguồn điện không đổi vào hai đầu biến trở R. Điều chỉnh R người ta thu được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng điện chạy qua biến trở vào giá trị biến trở (Hình 19.1P). Xác định suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.

Đáp án:

Ta có: I =

với R=2Ω thì I = 2,5A ⇒ 2,5 =

với R=8Ω thì I = 1A ⇒ 1 =

⇒ ξ = 10V, r = 2Ω