Trong mạch điện kín, nguồn điện thực hiện công di chuyển các điện tích tự do có trong mạch hình thành dòng điện. Vậy công thức tính công của nguồn điện là công của lực nào? Hãy cùng Top lời giải tham khảo và giải thích chi tiết cho câu hỏi này nhé
Khái niệm công của nguồn điện
Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch, bằng công của lực lạ bên trong nguồn điện.
Bạn đang xem: Công thức tính công của nguồn điện hay nhất – Vật Lý 11
Công thức tính công của nguồn điện – đơn vị đo
Công thức tính công của nguồn điện: Ang = q.ξ = ξIt = Png. T
Trong đó:
- Ang là công của nguồn điện, có cơ quan Jun (J);
- ξ là suất điện động của nguồn điện, có đơn vị vôn (V);
- q là điện tích mà lực lạ làm dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong nguồn điện, có đơn vị Cu lông (C);
- I là cường độ dòng điện chạy trong toàn mạch, có cơ quan ampe (A);
- t là thời gian dòng điện chạy trong mạch, có đơn vị giây (s).
Công thức tính công của nguồn điện mở rộng
Từ công thức tính công của nguồn điện, ta có thể suy ra công thức tính suất điện động của nguồn hoặc điện tích dương dịch chuyển từ cực âm về cực dương của nguồn:
Từ công thức tính công của nguồn có thể suy ra cường độ dòng điện và Công của nguồn điện trong thời gian t được tính bằng công thức chạy trong mạch:
Công thức tính công của nguồn điện và Ví dụ
1. Công thức tính công của nguồn điện và công suất Vật lý
– Công của nguồn điện: A = EIt.
– Công suất của nguồn điện:
– Hiệu năng của nguồn điện:
(E, r là suất điện động và điện trở trong của nguồn; R là điện trở mạch ngoài).
2. Công, công suất và hiệu suất của thiết bị thu điện
– Công tiêu thụ của thiết bị thu điện: A’ = UIt = E’It + r’I2t.
– Công suất tiêu thụ của thiết bị thu điện:
– Hiệu năng của thiết bị thu điện:
(E’, r’ là suất phản điện và điện trở trong của máy thu; R là điện trở mạch ngoài).
VD 1: Acquy có r = 0,08Ω. Khi dòng điện qua acquy là 4A, nó cung cấp cho mạch ngoài một công suất bằng 8W. Hỏi khi dòng điện qua acquy là 6A, nó cung cấp cho mạch ngoài công suất bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Hiệu điện thế mạch ngoài: U = E – rI.
Công suất cung cấp cho mạch ngoài: P = UI = (E – rI)I.
+ Với I = 4A ⇒ P = (E – 0,08.4).4 = 8 ⇒ E = 2,32V.
+ Với I’ = 6A ⇒ P’ = (2,32 – 0,08.6).6 = 11,04W.
Vậy: Khi dòng điện qua acquy là 6A, nó cung cấp cho mạch ngoài công suất là P’ = 11,04W.
VD 2: Điện trở R = 8Ω mắc vào 2 cực một acquy có điện trở trong r = 1Ω. Sau đó người ta mắc thêm điện trở R song song với điện trở cũ.
Hỏi công suất mạch ngoài tăng hay giảm bao nhiêu lần?
Hướng dẫn:
Cường độ dòng điện ban đầu trong mạch:
Công suất mạch ngoài:
Cường độ dòng điện một khi mắc thêm R:
Công suất mạch ngoài:
Xem thêm: Công thức thể tích khối tròn xoay | Các ví dụ minh hoạ
Vậy công suất mạch ngoài tăng lên 1,62 lần
Ví dụ 3: Một động cơ điện mắc vào nguồn điện hiệu điện thế U không đổi. Cuộn dây của động cơ có điện trở R. Khi động cơ công việc, cường độ dòng điện chạy qua động cơ là I.
a) Lập biểu thức tính công suất có ích của động cơ và suất phản điện xuất hiện trong động cơ.
b) Tính I để công suất có ích đạt cực đại. Khi này, hiệu năng của động cơ là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Có khả năng bạn quan tâm: Top bí quyết tính sin cos tan
a) Biểu thức tính công suất hữu ích của động cơ và suất phản điện xuất hiện trong động cơ
Công suất hữu ích của động cơ: P = UI – RI2.
Suất phản điện của động cơ: U = E + RI ⇒ E = U – RI.
b) Tính I để công suất hữu ích đạt cực đại
Công suất có ích:
Theo bất đẳng thức Cô-si:
Khi R = r thì công suất mạch ngoài cực đại:
Hiệu năng của động cơ:
Vậy: Để công suất có ích đạt cực đại thì , lúc đó hiệu năng của động cơ là H = 50%.
Ví dụ 4: Cho kế hoạch mạch điện như hình vẽ E = 12V, r = 2Ω
a) Cho R = 10Ω. Tính công suất tỏa nhiệt trên R, công suất của nguồn; hiệu năng của nguồn.
b) Tìm R để công suất trên R là lớn nhất? Tính công suất đó ?
c) Tính R để công suất tỏa nhiệt trên R là 16 W.
Hướng dẫn:
a) Ta có:
+ Công suất tỏa nhiệt trên R: 
+ Công suất của nguồn: Pnguon = E.I = 12W
+ Hiệu suất của nguồn:
b) Ta có:
+ Theo cô-si ta có:
c) Ta có:
VD 5: Có mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động E = 12V, điện trở trong r = 1Ω. Điện trở R1 = 6Ω, R3 = 4Ω. Hỏi R2 bằng bao nhiêu để công suất trên R2 khổng lồ nhất. Tính công suất này.
Hướng dẫn:
Xem thêm : Công thức tính diện tích hình tam giác và một số bài tập ứng dụng có lời giải
+ Ta có: UR2 = U12 = IR12
+ Lại có:
+ Theo cô-si:
+ Dấu “=” xảy ra khi:
Bài tập minh họa công thức tính công của nguồn điện
Bài 1: Một acquy có suất điện động 12V phát điện với dòng điện I = 2A trong thời gian 10 phút. Tính công của acquy trong thời gian trên.
Bài giải:
Công của nguồn điện là Ang = ξ.I.t = 12.2.10.60 = 14400 J
Bài 2: Một acquy có suất điện động 12 V thực hiện một công 24000 J khi mang lại điện năng cho một bóng đèn sáng trong thời gian 20 phút. Tính cường độ dòng điện mà acquy đã cung cấp.
Bài giải:
áp dụng công thức tính công của nguồn điện:
Câu hỏi trắc nghiệm công thức tính công của nguồn điện
A. Lực lạ trong nguồn
B. Lực điện trường chuyển dịch điện tích ở mạch ngoài
C. Lực cơ học mà dòng điện đó có khả năng sinh ra
D. Lực chuyển dịch nguồn điện từ vị trí này đến vị trí khác
Trả lời:
Đáp án: A. Lực lạ trong nguồn
Công của nguồn điện là công của lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn.
Khái niệm: Công của nguồn điện là công của các lực lạ bên trong nguồn điện và = công của dòng điện chạy trong toàn mạch.
Ta có bí quyết sau:
Công thức: Ang=qE=Eit
Trong đó:
E (V): suất điện động của nguồn
I (A): cường độ dòng điện chạy qua nguồn
t (s): Công của nguồn điện trong thời gian t là chạy qua nguồn điện
q (C): điện lượng chuyển qua nguồn điện
– Công suất nguồn điện:
Công suất của nguồn điện = công của nguồn trong 1 cơ quan thời gian.
Công thức: Png=Angt=EI
Từ công thức tính công của nguồn điện, ta có thể suy ra bí quyết tính suất điện động của nguồn hoặc điện tích dương chuyển dịch từ cực âm về cực dương của nguồn:
Từ công thức tính công của nguồn có khả năng suy ra cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy trong mạch:
Trong mạch điện kín, nguồn điện thực hiện công di chuyển các điện tích tự do có trong mạch tạo thành dòng điện.
Kết luận
Vậy, qua những thông tin trên ta có thể kết luận rằng: công thức tính công của nguồn điện của các lực lạ bên trong nguồn điện, bằng công của lực lạ bên trong nguồn điện. Truy cập Thcsmacdinhchi.edu.vn để biết thêm nhiều thông tin mới nhất.
Nguồn: https://raovatmienphi.edu.vn
Danh mục: Giáo Dục
