Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào

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.

Nội dung chính

  • 1. Tổng quan các công thức tính công suất tỏa nhiệt
  • 2. Định luật Jun-Len-xơ
  • 3. Bài tập tính công suất tỏa nhiệt với lời giải chi tiết
  • Công suất tỏa nhiệt là gì?
  • Định luật Jun-Len-xơ
  • Công và công suất của nguồn điện
  • Công của nguồn điện
  • Công suất của nguồn điện
  • Điện năng tiêu thụ và công suất điện
  • Điện năng tiêu thụ trong một đoạn mạch
  • Công suất điện
  • Video liên quan

1. Tổng quan các công thức tính công suất tỏa nhiệt

loading

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.

loading

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

  1. 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.

  2. 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 

  1. 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:

  1. Công suất của bàn là 

  2. Điện trở và dòng điện đi qua bàn ủi

Giải

  1. P = A/t = 800 (W)

  2. 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!

Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Quảng cáo

Đề bài

Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Video hướng dẫn giải

Lời giải chi tiết

Công suất tỏa nhiệt P của  một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của một đoạn mạch đó được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Công thức: 

$$P = R{I^2}$$

Loigiaihay.com

loadingloading

Bài tiếp theo loading

Quảng cáo

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 11 – Xem ngay

Báo lỗi – Góp ý

Điện năng – Công suất điện – Câu 3 trang 49 SGK Vật lí 8. Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Công suất tỏa nhiệt P của  một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của một đoạn mạch đó được tính bằng nhiệt lượng tỏa ra ở của một đoạn mạch dẫn đó trong một đơn vị thời gian. Công thức: 

loading

Công suất tỏa nhiệt của ống dây và của điện trở chúng ta được tìm hiểu yếu tố trong chương trình học của môn Vật lý lớp 11. Bài viết dưới đây sẽ tổng hợp những tri thức liên quan về chủ đề này. Cụ thể là cách tính công suất tỏa nhiệt, định luật Jun-Len-Xơ, công suất điện,…

Công suất tỏa nhiệt là gì?

Công suất tỏa nhiệt là công suất tỏa ra ở vật dẫn lúc mang dòng điện chạy qua. Đại lượng này đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn. Nó được tính bằng nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn trong một đơn vị thời kì.

>> Tìm hiểu thêm về máy ép nước mía là gì?

Như vậy, ta mang công thức công suất tỏa nhiệt là:

loading

Trong đó:

  • P là công suất, đơn vị công suất tỏa nhiệt là W.
  • Q là nhiệt lượng, đơn vị là J.
  • R là điện trở, đơn vị là Ω.
  • I là ký hiệu của cường độ dòng điện, đơn vị là A.

loading

Công thức tính công suất tỏa nhiệt của điện trở là:

Q = I².R = U²/R

Trong đó, U là hiệu điện thế, đơn vị là V.

Từ những công thức trên, ta mang thể thấy được công suất tỏa nhiệt của một vật dẫn ko phụ thuộc vào thời kì mà dòng điện đi qua vật đó.

Định luật Jun-Len-xơ

  • Phát biểu định luật: Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn sẽ tỷ lệ thuận với điện trở, bình phương cường độ dòng điện và thời kì dòng điện chạy qua vật dẫn.
  • Công thức: Q = R.I².t

Trong đó:

Q là ký hiệu biểu thị cho nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn, đơn vị là J.

R là ký hiệu điện trở của vật dẫn, đơn vị là Ω.

I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn, đơn vị là A.

t là thời kì dòng điện chạy qua vật dẫn, đơn vị là s.

loading

  • Mối quan hệ giữa đơn vị calo (cal) và Jun (J) như sau:

1J = 0,24 cal

1 cal = 4,18 cal

Như vậy, lúc chúng ta tính Q theo đơn vị cal thì công thức của định luật Jun-Len-Xơ sẽ là: Q = 0,24.R.I².t

Công và công suất của nguồn điện

Công của nguồn điện

Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng với công của những lực lạ bên trong nguồn điện. Nói cách khác, nó bằng công của nguồn điện.

Công thức: Ang = E.q = E.I.t

Trong đó:

  • E là suất điện động của nguồn điện, đơn vị là V.
  • q là điện lượng chuyển qua nguồn, đơn vị là C.
  • I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn, đơn vị là A.
  • t là thời kì dòng điện chạy qua nguồn, đơn vị là s.

loading

Công suất của nguồn điện

Công suất của nguồn điện bằng với công suất tiêu thụ điện năng trong toàn mạch.

Công thức:

loading

Công suất của nguồn là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó. Đại lượng này được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời kì.

Điện năng tiêu thụ và công suất điện

Điện năng tiêu thụ trong một đoạn mạch

Lúc mang dòng điện chạy qua, lượng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ để chuyển hóa thành dạng năng lượng khác được tính bằng công của lực điện tiêu dùng để dịch chuyển mang hướng những điện tích.

Công thức: A = U.q = U.I.t

Trong đó:

  • A là công của lực điện, đơn vị là J.
  • U là hiệu điện thế của đoạn mạch, đơn vị là V.
  • I là cường độ dòng điện của đoạn mạch, đơn vị là A.
  • t là thời kì, đơn vị là s.
  • q là lượng điện tích dịch chuyển qua đoạn mạch trong khoảng thời kì t, đơn vị là C.

loading

Công suất điện

Công suất điện của một đoạn mạch chính là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó. Trị số của công suất điện bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời kì. Công suất điện sẽ được tính bằng tích của hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch này.

Công thức:

loading

Cách tính công suất tỏa nhiệt trên dây hoặc trên điện trở ko hề khó. Mong rằng những khái niệm và công thức được giới thiệu trong bài viết sẽ giúp bạn củng cố lại tri thức đã học. Trong phần bài tập liên quan tới chủ đề này thì bài toán tính công suất tỏa nhiệt cực đại cũng thường hay gặp phải. Người mua nên lưu ý phần này để mang kết quả học tốt hơn nhé!

Bài viết được chia sẻ lại bởi Phụ Kiện và Cốp Pha Việt

loading

Tôi là Đỗ Mạnh Hồng là nhân viên Marketing & Sales Cốp Pha Việt tại Công ty Cốp Pha Việt, ngoài ra tôi còn là Youtube Hồng Vlogs và một chuyên viên hỗ trợ mọi vấn đề về Facebook.