Trong chương trình Vật lý phổ thông lớp 11, phần kiến thức liên quan đến công suất tỏa nhiệt khiến nhiều học sinh bối rối khi mới tiếp cận. Bài viết sau đây sẽ giới thiệu một cách thật chi tiết các công thức tính công suất tỏa nhiệt cùng bài tập áp dụng đi kèm để các bạn nắm được gốc của vấn đề.
1. Tổng quan các công thức tính công suất tỏa nhiệt
Hình minh họa công suất tỏa nhiệt.
Như định nghĩa của sách giáo khoa, khi có dòng điện đi qua công suất tỏa ra vật dẫn được gọi là công suất tỏa nhiệt. Đại lượng này được tính bằng nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn trong một đơn vị thời gian và đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn.
Suy ra ta có công thức của công suất tỏa nhiệt như sau: P = Q/t = R.I^2
Trong đó ta có:
-
P: công suất, đơn vị W.
-
Q: nhiệt lượng, đơn vị J.
-
R: điện trở, đơn vị Ω.
-
I: cường độ dòng điện, đơn vị là A.
Công thức tính công suất tỏa nhiệt - công suất tỏa nhiệt là gì.
2. Định luật Jun-Len-xơ
Vì sao gọi là định luật Jun-len-xơ?
Vào năm 1841, Jun đã tiến hành nghiên cứu sự phát nhiệt của dòng điện dựa trên các nghiên cứu của mình và từ gợi ý của Faraday cũng như nhiều nhà vật lý học khác nhau khi còn là một nhà nghiên cứu nghiệp dư. Nhà vật lý học Jun đã khám phá ra sự liên hệ giữa nhiệt lượng tỏa ra từ dây dẫn và cường độ dòng điện, từ đó định luật Jun ra đời sau nhiều năm nghiên cứu.
Sau đó, năm 1844, nhà vật lý học Len-xơ đã tiến hành hàng loạt các nghiên cứu và phát biểu thành định luật Len-xơ tương tự với định luật Jun để khẳng định tính đúng đắn của định luật này. Đây chính là lý do vì sao định luật sau cùng lại có tên là Jun-len-xơ.
Nội dung và hệ quả Jun-len-xơ
Nếu vật dẫn hoặc đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R thì điện năng mà đoạn mạch hoặc vật dẫn tiêu thụ sẽ hoàn toàn chuyển hóa thành nhiệt năng.
Nội dung định luật Jun-len-xơ: Khi một dòng điện chạy qua nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Công thức suy ra từ định luật: Q = I^2.R.t
Trong đó ta có:
-
Q là nhiệt lượng tỏa ra [ J ]
-
I là cường độ dòng chạy qua dây dẫn [ A ]
-
R là điện trở của dây dẫn [ Ω ]
-
t là kí hiệu thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn [s]
3. Bài tập tính công suất tỏa nhiệt với lời giải chi tiết
Để hiểu rõ các định nghĩa và công thức vừa học, chúng ta cùng giải một số bài tập sau.
Bài tập 1: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi là 806Ω - 60W
-
Hãy cho biết các số ghi trên đèn có ý nghĩa gì trong Vật lý. Tính hiệu điện thế tối đa có thể được đặt vào 2 đầu của đèn mà đèn vẫn hoạt động bình thường. Để đèn hoạt động sáng bình thường thì cần cường độ dòng điện đi qua là bao nhiêu.
-
Cài bóng đèn này vào hiệu điện thế 200V. Biết điện trở của bóng đèn không thay đổi đáng kể. Tính công suất của đèn.
Giải
-
Số 700Ω ghi trên đèn chính là điện trở của dây tóc bóng đèn và 60W là công suất cực đại của đèn.
P = U^2/R => U= 220V
I = P/U = 0,273 A
Bài tập 2: Một bàn ủi được sử dụng 30 phút thì tiêu thụ lượng điện năng là 1440 kJ ở hiệu điện thế định mức 220V. Tính:
-
Công suất của bàn là
-
Điện trở và dòng điện đi qua bàn ủi
Giải
-
P = A/t = 800 [W]
-
R =U^2/P = 60,5Ω
I = P/U = 40/11A
Phía trên là các công thức tính công suất tỏa nhiệt mà bạn cần nắm để giải được các bài tập Vật lý 11 cơ bản nhất. Mong rằng thông qua phần kiến thức lí thuyết cùng các bài tập ví dụ đi kèm sẽ giúp bạn dễ dàng đưa ra hướng giải hơn khi gặp các bài toán dạng này. Hẹn gặp bạn ở các bài chia sẻ kiến thức Vật lý tiếp theo!
Trong cuộc sống hiện đại, các thiết bị điện phục vụ cho cuộc sống thường ngày như điều hòa, quạt, tủ lạnh, nồi cơm điện,.. đã trở lên rất quen thuộc.
Hầu hết trên các thiết bị sử dụng điện này đều được dán các thông số về công suất, công suất tiêu thụ điện, các thông số kỹ thuật của thiết bị,.. để người tiêu dùng có thể chủ động tính toán được lượng điện tiêu thụ trong gia đình từ đó cân đối tài chính cho phù hợp.
Đặc biệt, với các công trình dự án lớn, trung tâm thương mại, nhà xưởng, khu chế xuất, nhà công nghiệp... sử dụng hệ thống điện dày đặc phải cần tới sự hỗ trợ của rất nhiều thiết bị như: tủ điện, máng cáp, thang cáp, cable tray... sẽ tiêu hao một lượng điện khá lớn. Bởi vậy việc tính toán công suất điện sẽ giúp bạn lựa chọn sản phẩm tiêu thụ điện phù hợp, lắp đặt hệ thống thiết bị điện theo đúng tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Hiện nay, có 13 loại phụ kiện máng cáp thông dụng bao gồm:
13 loại phụ kiện máng cáp
Nếu bạn đang cần tìm các loại vật liệu giúp bảo vệ hệ thống điện được an toàn hơn như Máng cáp, thang cáp hoặc khay cáp, bạn có thể click chuột tại đây: //thinhphatict.com/mang-cap
1. Điện năng là gì?
Điện năng là năng lượng được cung cấp bởi dòng điện hay nói một cách khác thì dòng điện có khả năng thực hiện công và có thể cung cấp nhiệt lượng để làm thay đổi nhiệt năng của các vật nên dòng điện có mang năng lượng.
2. Công của dòng điện
Công của dòng điện là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
3. Công suất điện là gì?
Công suất điện của một đoạn mạch là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.
Công suất điện có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
Thông thường, máng điện sẽ được dùng làm phương tiện bảo vệ hệ thống dây cáp khỏi các tác động của môi trường. Từ đó sẽ bảo vệ công suất điện hoạt động hiệu quả.
Hệ thống thang máng cáp
Công suất điện có ký hiệu là P, đơn vị đo là W
Ta có công thức:
P = A/t = U x I
Trong đó,
- I là cường độ dòng điện [A]
- U là hiệu điện thế [V]
- t là thời gian [s]
Trên một bản vẽ điện, các yếu tố như công suất của dòng điện, hiệu điện thế hay cường độ dòng điện đều được đề cập chi tiết bên cạnh việc thể hiện các thiết bị điện thông qua các ký hiệu.
Vậy ký hiệu thiết bị điện trên bản vẽ là gì? Tham khảo thêm tại:
>> //thinhphatict.com/ky-hieu-thiet-bi-dien-tren-ban-ve
4. Một số vấn đề xoay quanh công suất điện
4.1. Ý nghĩa của công suất ghi trên các thiết bị điện
- Ở các thiết bị gia dụng sử dụng điện năng, nhà sản xuất sẽ đề các chỉ số về công suất hay công suất tiêu thụ điện ví dụ như: Tủ lạnh có đề công suất là 120W tức là trong vòng 1 giờ đồng hồ, tủ lạnh sẽ tiêu thụ hết 120W điện.
Trên thực tế, số W ghi trên một thiết bị điện cho người dùng biết được công suất định mức của dụng cụ đó nghĩa là công suất điện của thiết bị khi nó hoạt động bình thường.
- Nếu trên dụng cụ điện [ví dụ bóng đèn] có ghi 220V-300W thì có nghĩa là bóng đèn này phải được sử dụng ở hiệu điện thế định mức là 220V, khi đó công suất tiêu thụ là 300W thì đèn sáng bình thường.
- Bên cạnh đó, từ công thức tính lượng điện năng tiêu thụ của đồ dùng điện, ta có thể tính được lượng điện năng tiêu thụ trong 1 tháng của đồ dùng điện.
- Điện năng tiêu thụ được tính bằng đơn vị KW/h hoặc W/h.
1kWh = 1000Wh= 1 số điện.
>> Xem thêm: Hệ thống thang máng cáp chống cháy lan
Giả sử một chiếc tủ lạnh có công suất là 120W, tức là mỗi giờ tủ lạnh sẽ ngốn 0.120kW điện. Vậy trong một ngày tủ lạnh sẽ tiêu thụ:
0.120 x 24 = 2.88kWh điện và 1 tháng thiết bị này sẽ tiêu tốn 86.4 số điện.
- Ta có thể áp dụng công thức tính này đối với các thiết bị điện khác trong gia đình để biết được lượng điện năng mà các thiết bị điện tiêu thụ trong một tháng là bao nhiêu.
Từ việc tổng hợp tất cả các công suất của các thiết bị trong gia đình, ta thực hiện cộng các giá trị lại để có tổng công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện trong gia đình, từ đó lên kế hoạch sử dụng điện năng phù hợp nhất.
Trong các thiết bị điện tử thường được trạng bị một linh kiện rất quan trọng đó là tụ điện. Tham khảo thêm về tác dụng của tụ điện tại:
>> //thinhphatict.com/tac-dung-cua-tu-dien
4.2. Các cách tính công suất tiêu thụ điện 3 pha
Gần như 100% các thiết bị sử dụng điện trong cuộc sống của chúng ta hiện nay đều sử dụng nguồn điện 3 pha để hoạt động.
Vì thế, nhiều người dùng sẽ quan tâm đến việc tính toán công suất tiêu thụ điện 3 pha của thiết bị để quyết định có nên mua thiết bị đó hay không. Vậy có những các tính công suất tiêu thụ của động cơ 3 pha nào?
Tham khảo điện 3 pha là gì tại: //thinhphatict.com/dien-3-pha-la-gi
Công thức 1:
P = [U1 x I1 + U2 x I2 + U3I3] x H
Trong đó :
+ H là thời gian tính bằng giờ,
+ U là điện áp
+ I là dòng điện
Công thức 2:
P = U.I.cosφ
Trong đó,
- I là cường độ dòng điện hiệu dụng qua mỗi tải
- Cosφ là hệ số công suất trên mỗi tải]
4.3. Phân biệt các đơn vị chỉ công suất kW, kVA
- kVA có nghĩa là gì?
ta có:
+ k là viết tắt của kilo
+ V là viết tắt của từ Volt
+ A là viết tắt của Ampere
Trong mạch điện xoay chiều, công suất biểu kiến S là vecto tổng của công suất thực P và công suất phản kháng Q.
Volt-Ampere được viết tắt là VA, là đơn vị đo công suất của dòng điện. Đơn vị này được tính bằng cách nhân hiệu điện thế tính theo Volt với cường độ dòng điện tính theo Ampere.
Trong mạch điện một chiều, VA tương đương với Watt. Tuy nhiên trong dòng điện xoay chiều, VA thường được dùng để tính công suất biểu kiến còn Watt được dùng để tính công suất thực.
Trên một mạch điện xoay chiều, công suất biểu kiến thường có độ lớn lớn hơn so với công suất thực.
Máy laser CNC làm máng cáp
- kW là gì?
+ K là viết tắt của kilo
+ W là viết tắt của Watt – là đơn vị đo công suất P trong hệ đo lường quốc tế. Đơn vị này được lấy theo tên của nhà khoa học James Watt.
Công suất cho biết sự thay đổi năng lượng ΔE trong một khoảng thời gian Δt.
1 Watt là sự thay đổi của năng lượng 1 Jun trong 1 giây.
Công suất điện tại thời điểm t được tính theo P[t] = U [t] x I[t].
Với U[t]; I[t] là các giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tại t khi chúng không lệch pha.
>> Xem thêm: Thang máng cáp có những hướng đi dây điện nào?
6000m thang cáp được sản xuất tại Thịnh Phát
4.4. Hiện tượng đoản mạch [ngắn mạch]
Đoạn mạch AB được nối với một nguồn điện, khi đó nguồn điện sẽ tạo ra một hiệu điện thế U giữa hai điểm A và B, sinh ra dòng điện dịch chuyển trên đoạn mạch AB.
Dòng điện đi qua điện trở R làm điện trở nóng lên. Như vậy, đoạn mạch đã tiêu thụ điện năng và chuyển hóa nó thành nhiệt năng.
Thay điện trở R bằng một bóng đèn dây tóc, bóng đèn sáng lên khi có dòng điện chạy qua. Như vậy điện năng của đoạn mạch đã chuyển hóa thành quang năng.
Khi trong đoạn mạch không có điện trở hoặc thiết bị tiêu thụ điện năng, nếu nối trực tiếp cực âm và cực dương của nguồn điện với nhau [nối tắt] thì trong mạch sẽ xảy ra hiện tượng đoản mạch [hay ngắn mạch].
Hiện tượng đoản mạch có khả năng sinh ra nguồn nhiệt lượng rất lớn có thể gây cháy, nổ dây dẫn rất nguy hiểm.
RCCB là một thiết bị được trang bị khả năng cắt ngắn mạch hiệu quả.
Tham khảo thêm RCCB là gì tại: //thinhphatict.com/rccb-la-gi
Như vậy, với các kiến thức liên quan đến công thức tính công suất điện cũng như những vấn đề liên quan khác, hy vọng có thể giúp quý vị hiểu rõ hơn các thông số được ghi trên các thiết bị điện rất quen thuộc hàng ngày vẫn hay sử dụng và có những kế hoạch sử dụng điện một cách hiệu quả nhất.
Để dòng điện luôn luôn hoạt động ổn định nhất và bảo vệ các thiết bị sử dụng điện năng trong gia đình khỏi các hiện tượng chập cháy nổ khi dòng điện gặp sự cố, cần trang bị thêm ống điện có khả năng chống va đập, chống cháy nổ tốt nhất.
Quý khách hàng có nhu cầu báo giá thang máng cáp và phụ kiện tại Hà Nội & TP.Hồ Chí Minh, vui lòng liên hệ theo thông tin sau đây để được hỗ trợ nhanh nhất:
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG THỊNH PHÁT
Sản xuất vật tư phụ trợ cơ điện từ năm 2005
Trụ sở chính: Tầng 3, số 152 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội
CN Sài Gòn: 224 Võ Chí Công, Phường Phú Hữu, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh [Liền kề Melosa Khang Điền]
Nhà máy 1: Lô 5, Yên Phúc, CCN Biên Giang, Phường Biên Giang, Quận Hà Đông, TP. Hà Nội
Nhà máy 2: Ý Yên, Nam Định
Hotline: 0904 511 158
Email:
Web: //thinhphatict.com/
Fanpage: //www.facebook.com/thinhphatict
Youtube: //bit.ly/3Eciq9n