Một mạch điện gồm bóng đèn P = 100 W và điện trở R = 40 Ω mắc nối tiếp vào nguồn điện có hiệu điện thế U = 220 V. Biết rằng đèn hoạt động liên tục trong 5 giờ.
a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch (A).
b) Tính công suất tiêu thụ của điện trở (W).
c) Tính tổng điện năng tiêu thụ của mạch trong 5 giờ (kWh).
d) Tính thời gian để tổng điện năng tiêu thụ là 1 kWh (giờ).
Vận dụng kiến thức về công suất điện
a) Vì bóng đèn và điện trở mắc nối tiếp, nên cường độ dòng điện chạy qua cả hai là như nhau. Ta có:
\(P = {U_d} \cdot I \Rightarrow I = \frac{P}{{{U_d}}} \Rightarrow I = \frac{{100}}{{220 - 40I}} \Rightarrow I = 0,5A\)(Vì cường độ dòng điện qua mạch phải nhỏ hơn giá trị tối đa mà bóng đèn có thể chịu được)
b) Công suất tiêu thụ của điện trở: \({P_R} = {I^2}.R \Rightarrow {P_R} = {(0,5)^2}.40 = 0,25.40 = 10\,{\rm{W}}\)
c) Tổng điện năng tiêu thụ của mạch: \(A = (P + {P_R}).t \Rightarrow A = (100 + 10).5 = 110.5 = 550\,{\rm{Wh}} = 0,55\,{\rm{kWh}}\)
d) Ta có: \(1 = (P + {P_R}).t \Rightarrow t = \frac{1}{{P + {P_R}}} = \frac{1}{{110}}.1000 \approx 9,09\,h\)
Đáp án
a) 0,5
b) 10
c) 0,55
d) 9,09