Muốn làm tăng hiệu suất của nguồn điện người ta phải
Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay !
Bạn đang đọc: Muốn làm tăng hiệu suất của nguồn điện người ta phải
Với loạt bài Công thức tính hiệu suất của nguồn điện Vật Lí lớp 11 sẽ giúp học viên nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu suất cao để đạt hiệu quả cao trong những bài thi môn Vật Lí 11 .
Bài viết Công thức tính hiệu suất của nguồn điện hay nhất gồm 4 phần : Định nghĩa, Công thức – Đơn vị đo, Mở rộng và Bài tập minh họa vận dụng công thức trong bài có giải thuật cụ thể giúp học viên dễ học, dễ nhớ Công thức tính hiệu suất của nguồn điện Vật Lí 11 .
9. Công thức tính hiệu suất của nguồn điện
1. Định nghĩa
Mạch điện một chiều rất đầy đủ gồm có nguồn điện, dây dẫn và những thiết bị tiêu thụ điện như điện trở hay bóng đèn. Phần đoạn mạch điện không chứa nguồn được gọi là mạch ngoài, phần đoạn mạch điện chỉ chứa nguồn gọi là mạch trong .
Ví dụ :
Hiệu suất của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho mức độ sử dụng hữu dụng điện năng do nguồn điện cung ứng, được tính bằng tỉ số điện năng tiêu thụ có ích và công của nguồn điện, tính theo đơn vị chức năng Tỷ Lệ .
2. Công thức – Đơn vị đo
Công thức tính hiệu suấtTrong đó :
+ H là hiệu suất của nguồn điện, có đơn vị chức năng %
+ Aich là điện năng tiêu thụ có ích, là điện năng tiêu thụ trên mạch ngoài, có đơn vị chức năng Jun ( J ) ;
+ Ang là công của nguồn điện, có đơn vị chức năng Jun ( J ) ;
+ U là hiệu điện thế trên hai đầu mạch ngoài, có đơn vị chức năng vôn ( V ) ;
+ ξ là suất điện động của nguồn điện, có đơn vị chức năng vôn ( V ) ;
+ I là cường độ dòng điện trong toàn mạch, có đơn vị chức năng ampe ( A ) ;
+ t là thời hạn dòng điện chạy trong mạch, có đơn vị chức năng giây ( s ) .
3. Mở rộng
Sử dụng công thức tính hiệu suất tiêu thụ điện P. và hiệu suất của nguồn, ta hoàn toàn có thể tính được hiệu suất của nguồn như sau :
Trong trường hợp mạch ngoài chỉ gồm điện trở RN thì hiệu suất của nguồn còn được tính bằng công thức :Khi biết hiệu suất của nguồn ta hoàn toàn có thể suy ra điện năng tiêu thụ có ích hoặc công của nguồn điện .
4. Bài tập minh họa
Bài 1: Mắc một điện trở 14Ω vào hai cực của một nguồn điện co điện trở trong là 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V.
a ) Tính cường độ dòng điện trong mạch và suất điện động của nguồn .
b ) Tính hiệu suất của nguồn điện .
Bài giải :
a ) Áp dụng định luật Ôm cho mạch ngoài, cường độ dòng điện là :
Suất điện động của nguồn điện là : ξ = I. ( R + r ) = 0,6. ( 14 + 1 ) = 9 ( V )
b ) Hiệu suất của nguồn điện là :
Bài 2: Một acquy có suất điện động 2V, điện trở trong r = 1 Ω, và cứ mỗi giây nó chuyển một điện lượng 2,4 C từ cực âm sang cực dương của nguồn.
a ) Tính điện năng mà acquy cung ứng trong một giờ .
b ) Nối hai cực acquy với một điện trở R = 9 Ω thì hiệu suất tiêu thụ trên mạch ngoài là bao nhiêu ? Tính hiệu suất của acquy .
Bài giải:
a ) Điện năng của acquy phân phối trong một giờ là : Ang = q. ξ = 2,4. 2 = 4,8 J
b ) Khi nối hai cực acquy với điện trở 9 Ω thì cường độ dòng điện trong mạch là
Công suất tiêu thụ của mạch ngoài là P = R.I 2 = 9.0,22 = 0,36 ( W )
Công suất của nguồn là Png = I. ξ = 0,2. 2 = 0,4 ( W )
Hiệu suất của nguồn là
Bài 3: Một nguồn điện có suất điện động 12 V và điện trở trong 2W. Nối điện trở R vào hai cực của nguồn điện thành mạch kín thì công suất tiêu thụ trên điện trở R bằng 16 W. Tính giá trị của điện trở R và hiệu suất của nguồn.
Bài giải:
Công suất tiêu thụ trên điện trở R là :
=> R2 – 5R + 4 = 0
=> R = R1 = 4 W hoặc R = R2 = 1 Ω
Khi R = R1 = 4 Ω thì H =Khi R = R2 = 1 W thì H =Xem thêm những Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác :
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Tải app VietJack. Xem giải thuật nhanh hơn !
1. Công, công suất và hiệu suất của nguồn điện
– Công của nguồn điện : A = EIt .
– Công suất của nguồn điện :– Hiệu suất của nguồn điện :
( E, r là suất điện động và điện trở trong của nguồn ; R là điện trở mạch ngoài ). Quảng cáo
2. Công, công suất và hiệu suất của máy thu điện
– Công tiêu thụ của máy thu điện : A ‘ = UIt = E’It + r’I 2 t .
– Công suất tiêu thụ của máy thu điện :
– Hiệu suất của máy thu điện :
( E ‘, r ‘ là suất phản điện và điện trở trong của máy thu ; R là điện trở mạch ngoài ).
Ví dụ 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 ứng cho mạch ngoài : P = UI = ( E – rI ) I .
+ Với I = 4A ⇒ P = ( E – 0,08. 4 ). 4 = 8 ⇒ E = 2,32 V .
+ Với I ’ = 6A ⇒ P ‘ = ( 2,32 – 0,08. 6 ). 6 = 11,04 W .
Vậy : Khi dòng điện qua acquy là 6A, nó phân phối cho mạch ngoài hiệu suất là P ‘ = 11,04 W. Quảng cáo
Ví dụ 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 hiệu suất mạch ngoài tăng hay giảm bao nhiêu lần ?
Hướng dẫn:
Cường độ dòng điện bắt đầu trong mạch :Công suất mạch ngoài :Cường độ dòng điện sau khi mắc thêm R :Công suất mạch ngoài :Vậy hiệu suất mạch ngoài tăng lên 1,62 lần Quảng cáo
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 hoạt động, cường độ dòng điện chạy qua động cơ là I.
a ) Lập biểu thức tính hiệu suất có ích của động cơ và suất phản điện Open trong động cơ .
b ) Tính I để hiệu suất có ích đạt cực lớn. Khi này, hiệu suất của động cơ là bao nhiêu ?
Hướng dẫn:
a ) Biểu thức tính hiệu suất hữu dụng của động cơ và suất phản điện Open trong động cơ
Công suất có ích của động cơ : P = UI – RI2 .
Suất phản điện của động cơ : U = E + RI ⇒ E = U – RI .
b ) Tính I để hiệu suất có ích đạt cực lớn
Công suất có ích :
Theo bất đẳng thức Cô-si :
Khi R = r thì hiệu suất mạch ngoài cực lớn :
Hiệu suất của động cơ :
Vậy : Để hiệu suất có ích đạt cực lớn thì
Ví dụ 4: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ E = 12V, r = 2Ω
a ) Cho R = 10 Ω. Tính hiệu suất tỏa nhiệt trên R, hiệu suất của nguồn ; hiệu suất của nguồn .
b ) Tìm R để hiệu suất trên R là lớn nhất ? Tính hiệu suất đó ?
c ) Tính R để hiệu 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 :
Ví dụ 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 lớn nhất. Tính công suất này.
Xem thêm: Hiệu suất dòng điện là gì
Hướng dẫn:
+ Ta có : UR2 = U12 = IR12
+ Lại có :
+ Theo cô-si :
+ Dấu ” = ” xảy ra khi :
Bài 1. Acquy (E,r) khi có dòng I1 = 15A đi qua, công suất mạch ngoài là P1 = 135W, khi I2 = 6A, P2 = 64,8W. Tìm E, r.
Hiển thị lời giải
Bài 1.
Hiệu điện thế mạch ngoài : U = E – rI .
Công suất mạch ngoài : P = UI = ( E – rI ). I = EI – rI2 .
Ta có :Vậy : E = 12V ; r = 0,2 Ω .
Bài 2.
a ) Mạch kín gồm acquy E = 2,2 V phân phối điện năng cho điện trở mạch ngoài R = 0,5 Ω. Hiệu suất của acquy H = 65 %. Tính cường độ dòng điện trong mạch .
b ) Khi điện trở mạch ngoài đổi khác từ R1 = 3 Ω đến R2 = 10,5 Ω thì hiệu suất của acquy tăng gấp đôi. Tính điện trở trong của acquy .
Hiển thị lời giải
Bài 2.
a ) Cường độ dòng điện trong mạch
Ta có : Hiệu suất của ac quy là :Vậy : Cường độ dòng điện trong mạch là I = 2,86 A .
b ) Điện trở trong của acquy
Khi R = R1 thìKhi R = R2 thì⇔ 21 + 7 r = 42 + 4 r ⇒ r = 7
Vậy : Điện trở trong của acquy là r = 7 .
Bài 3. Có mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động E = 24V, điện trở trong r = 6Ω. Điện trở R1 = 4Ω. Hỏi giá trị của biến trở R có giá trị bằng bao nhiêu để:
a ) Công suất mạch ngoài lớn nhất. Tính hiệu suất của nguồn khi đó .
b ) Công suất trên R lớn nhất. Tính hiệu suất này .
Hiển thị lời giải
Bài 3.
a ) Gọi RN là tổng trở mạch ngoài
+ Ta có :+ Theo cô-si ta có :+ Dấu ” = ” xảy ra khi RN = r = 6 Ω ⇔ R1 + R = 6 Ω ⇒ R = 2 Ω
b ) Ta có :+ Theo cô-si ta có :+ Dấu ” = ” xảy ra khi R = R1 + r = 10 Ω
Bài 4. Có mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện động E = 12V và có điện trở trong r = 0,5 Ω. Các điện trở mạch ngoài R2 = 6Ω, R3 = 12Ω. Điện trở R1 có giá trị thay đổi từ 0 đến vô cùng. Điện trở ampe kế không đáng kể.
Điều chỉnh R1 = 1,5 Ω. Tìm số chỉ của ampe kế và cường độ dòng điện qua những điện trở. Tính hiệu suất tỏa nhiệt của mạch ngoài, hiệu suất của nguồn điện .
Điều chỉnh R1 có giá trị bằng bao nhiêu thì hiệu suất trên R1 đạt giá trị cực lớn, tính giá trị cực lớn đó .
Hiển thị lời giải
Bài 4.
a ) Khi R = 1,5 Ω .
+ Ta có :+ Điện trở tương tự của mạch : R = R1 + R23 = 1,5 + 4 = 5,5 Ω
+ Dòng điện trong mạch chính :
+ Hiệu điện thế U23 : U23 = I23R23 = 2.4 = 8V ⇒ U2 = U3 = U23 = 8V
+ Dòng điện qua R2 :+ Dòng điện qua R3 :+ Công suất tỏa nhiệt mạch ngoài : P = I2R = 22.5,5 = 22W
+ Hiệu suất của nguồn :b ) Ta có :+ Theo cô-si :Dấu ” = ” xảy ra khi và chỉ khi :
Bài 5. Cho mạch điện như hình: E = 12V, r = 1 Ω; Đèn Đ1 có ghi 6V – 3W, đèn Đ2 có ghi 3V – 6W.
a ) Tính R1 và R2, biết rằng hai đèn đều sáng thông thường .
b ) Tính hiệu suất tiêu thụ trên R1 và trên R2 .
Hiển thị lời giải
Bài 5.
+ Vì những đèn đều sáng thông thường nên :
+ Ta có : UAB = U1 + U2 = 9 V
+ Định luật ôm cho mạch kín :+ Dòng điện qua R1 là : I1 = I – Iđ1 = 2,5 A
+ Dòng điện qua R2 là : I2 = I – Iđ2 = 1 A
b ) Công suất tỏa nhiệt trên R1 : P1 = I21R1 = 15W
+ Công suất tỏa nhiệt trên R2 : P2 = I22R2 = 3W
Bài 6. Có mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có suất điện điện E = 24V, điện trở trong r = 1Ω. Trên các bóng đèn có ghi: Đ1 (12V- 6W), Đ2(12V – 12W), điện trở R = 3Ω.
Các bóng đèn sáng như thế nào ? Tính cường độ dòng điện qua những bóng đèn .
Tính hiệu suất tiêu thụ của mạch điện và hiệu suất của nguồn điện .
Hiển thị lời giải
Bài 6.
Điện trở của những bóng đèn :+ Tổng trở mạch ngoài :+ Dòng điện trong mạch chính :+ Ta có : U1 = U2 = U12 = I.R 12+ Cường độ dòng điện qua những bóng đèn :
+ Cường độ dòng điện định mức của mỗi bóng đèn :
Vậy những đèn sáng hơn mức thông thường đèn dễ cháy
b ) Công suất tiêu thụ của mạch điện là hiệu suất tiêu thụ ở mạch ngoài nên ta có :
Pngoai = I2Rtđ = 22.11 = 44W + Hiệu điện thế hai đầu cực của nguồn : U = E – It = 24 – 2 = 22V
+ Hiệu suất của nguồn :
Bài 7. Nguồn E = 6V, r = 2Ω cung cấp cho điện trở mạch ngoài công suất P = 4W.
a ) Tìm R .
b ) Giả sử lúc đầu mạch ngoài là điện trở R1 = 0,5 Ω. Mắc thêm vào mạch ngoài điện trở R2 thì hiệu suất tiêu thụ mạch ngoài không đổi. Hỏi R2 tiếp nối đuôi nhau hay song song R1 và có giá trị bao nhiêu ?
Hiển thị lời giải
a ) Tìm R Công suất mạch ngoài : P = UI = ( E – rI ) I = EI – rI2 ⇔ 4 = 6I – 2I2 ⇔ I2 – 3I + 2 = 0Mặt khác : P = RI2
+ Với I = 2A+ Với I = 1AVậy : R = 4 Ω hoặc R = 1 Ω .
b ) Cách mắc R2 với R1
Công suất tiêu thụ mạch ngoài :
Gọi R3 là điện trở tương tự của R1 và R2, ta có : P1 = P3 .
Vậy : Phải mắc R2 tiếp nối đuôi nhau R1 và R2 = R3 – R1 = 8 – 0,5 = 7,5 Ω .
Xem thêm những dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác :
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack vấn đáp không tính tiền !
Đã có app VietJack trên điện thoại thông minh, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi trực tuyến, Bài giảng …. không tính tiền. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS .
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k5: fb.com/groups/hoctap2k5/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:
Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
cong-suat-cua-dong-dien-khong-doi.jsp
Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử
