Điện năng và công suất điện - Định luật Jun- Lenxơ

Ta có:

$A = IEt \Leftrightarrow I = \dfrac{A}{{Et}} = \dfrac{{1080}}{{6.5.60}} = 0,6A$

Cường độ dòng điện trong mạch là:

$I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{{110}}{5} = 22A$

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch là:

$A = {I^2}R.t = {22^2}.5.5.60 = 726000J$

Cường độ dòng điện trong mạch là:

$I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{{20}}{{10}} = 2{\rm{A}}$

Điện năng tiêu thụ của mạch là:

$A = UIt = 20.2.60 = 2400J = 2,4kJ$

${R_1}nt{R_2} \Rightarrow I = {I_1} = {I_2}$

Công suất tỏa nhiệt trên R1 là:

${P_1} = 2{I^2}{R_2}$

Công suất tỏa nhiệt trên R2 là:

${P_2} = {I^2}{R_2}$

Suy ra: $\dfrac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = 2 \Rightarrow {P_2} = 0,5{P_1}$

Công thức tính công của dòng điện là: $A = {I^2}Rt$

Nhiệt lượng mà bàn là toả ra trong $20$ phút : $Q = UIt = 220.5.20.60{\rm{ }} = 1320000\left( J \right)$

+ Ta có: $\left( {{R_3}nt{\rm{ }}\left( {{R_2}//{R_1}} \right)} \right)$

${R_{12}} = \dfrac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \dfrac{{6.12}}{{6 + 12}} = 4\Omega$

=> Điện trở tương đương của mạch ngoài là: $R = {R_3} + {R_{12}} = 4 + 4 = 8\Omega$

+ Cường độ dòng điện qua mạch chính: $I = \dfrac{E}{{R + r}} = \dfrac{6}{{8 + 2}} = 0,6A$

Do $\left( {{R_3}nt{\rm{ }}\left( {{R_2}//{R_1}} \right)} \right)$, ta suy ra: $I = {I_3} = {I_{12}} = {I_1} + {I_2}$ 

$\to {I_1} + {I_2} = 0,6A$

Ta lại có:

$\begin{array}{l}{U_1} = {U_2} \leftrightarrow {I_1}{R_1} = {I_2}{R_2}\\ \leftrightarrow {I_1}6 = {I_2}12 \to {I_1} = 2{I_2}\end{array}$

=> Cường độ dòng điện chạy qua ${R_1}$ là: ${I_1} = \dfrac{{0,6}}{{1 + \dfrac{1}{2}}} = 0,4A$

Công suất tiêu thụ mạch ngoài: $P = R.{I^2} = {\rm{ }}R.\dfrac{{{E^2}}}{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}$ khi $P = 4W$ thì

$4 = R.\dfrac{{{6^2}}}{{{{\left( {R + 2} \right)}^{2\,}}}}\,\, \to \left[ \begin{gathered} R = 1\Omega \hfill \\ R = 4\Omega \hfill \\ \end{gathered} \right.$

Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn :

${E_b} = E = 16V$ và  ${r_b} = \frac{r}{2}\, = \,1\Omega$

- Cường độ dòng điện qua mạch chính :

$I\, = \,\frac{{{E_b}}}{{{R_1} + {R_{D12}} + {R_2} + {r_b}}}\, = \,\frac{{16}}{{13 + \frac{{{R_D}}}{2}}}$

Mặt khác, ta có :

 $I = \,\frac{{{U_V}}}{{{R_{D12}}}}\, = \,\frac{3}{{\frac{{{R_D}}}{2}}} \to {R_D} = 6\Omega$

$Q = UIt = 220.5.20.60.30 = 39600000{\rm{ }}\left( J \right) = 11\left( {kWh} \right)$

=> Tiền điện phải trả: $Q.700 đ/kWh = 7700 đ.$

Nhiệt lượng mà bàn là toả ra trong $20$ phút : $Q = UIt = 220.5.20.60{\rm{ }} = 1320000\left( J \right)$

Nhiệt lượng mà bàn là toả ra trong $20$ phút : $Q = UIt = 220.5.20.60{\rm{ }} = 1320000\left( J \right)$

Ta có cường độ dòng điện $I=0,6A$ (Tính được ở các câu trên)

=> Công của nguồn điện sản ra trong $5$ phút: $A = EIt = 6.0,6.5.60 = 1080{\rm{ }}J$

Ta có: cường độ dòng điện qua $R_3$ là $I_3 = I =0,6A$

=> Công suất tiêu thụ điện năng trên ${R_3}$ là: ${P_3} = I_3^2.{R_3} = {0,6^2}.4 = 1,44W$

+ Ta có: $\left( {{R_3}nt{\rm{ }}\left( {{R_2}//{R_1}} \right)} \right)$

${R_{12}} = \dfrac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \dfrac{{6.12}}{{6 + 12}} = 4\Omega$

=> Điện trở tương đương của mạch ngoài là: $R = {R_3} + {R_{12}} = 4 + 4 = 8\Omega$

+ Cường độ dòng điện qua mạch chính: $I = \dfrac{E}{{R + r}} = \dfrac{6}{{8 + 2}} = 0,6A$

Do $\left( {{R_3}nt{\rm{ }}\left( {{R_2}//{R_1}} \right)} \right)$, ta suy ra: $I = {I_3} = {I_{12}} = {I_1} + {I_2}$ 

$\to {I_1} + {I_2} = 0,6A$

Ta lại có:

$\begin{array}{l}{U_1} = {U_2} \leftrightarrow {I_1}{R_1} = {I_2}{R_2}\\ \leftrightarrow {I_1}6 = {I_2}12 \to {I_1} = 2{I_2}\end{array}$

=> Cường độ dòng điện chạy qua ${R_1}$ là: ${I_1} = \dfrac{{0,6}}{{1 + \dfrac{1}{2}}} = 0,4A$

+ Ta có: $\left( {{R_3}nt{\rm{ }}\left( {{R_2}//{R_1}} \right)} \right)$

${R_{12}} = \dfrac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \dfrac{{6.12}}{{6 + 12}} = 4\Omega$

=> Điện trở tương đương của mạch ngoài là: $R = {R_3} + {R_{12}} = 4 + 4 = 8\Omega$

+ Cường độ dòng điện qua mạch chính: $I = \dfrac{E}{{R + r}} = \dfrac{6}{{8 + 2}} = 0,6A$

Do $\left( {{R_3}nt{\rm{ }}\left( {{R_2}//{R_1}} \right)} \right)$, ta suy ra: $I = {I_3} = {I_{12}} = {I_1} + {I_2}$ 

$\to {I_1} + {I_2} = 0,6A$

Ta lại có:

$\begin{array}{l}{U_1} = {U_2} \leftrightarrow {I_1}{R_1} = {I_2}{R_2}\\ \leftrightarrow {I_1}6 = {I_2}12 \to {I_1} = 2{I_2}\end{array}$

=> Cường độ dòng điện chạy qua ${R_1}$ là: ${I_1} = \dfrac{{0,6}}{{1 + \dfrac{1}{2}}} = 0,4A$

Ta có: :  $P = R.{I^2} = R.{\left( {\dfrac{E}{{R + r}}} \right)^2}\, = \,\dfrac{{{E^2}}}{{{{\left( {\sqrt R  + \dfrac{r}{{\sqrt R }}} \right)}^2}}}$

Để $P = {P_{Max}}$  thì $\left( {\sqrt R  + \dfrac{r}{{\sqrt R }}} \right)$ nhỏ nhất.

Theo BĐT Cô-si thì :

 $\left( {\sqrt R  + \dfrac{r}{{\sqrt R }}} \right) \ge 2r$ 

Dấu “=” xảy ra khi $\sqrt R \, = \,\dfrac{r}{{\sqrt R }}\,\, \Rightarrow \,{R_N}\, = \,r\, = \,2\Omega$

Khi đó:

$P = {P_{Max}} = \dfrac{{{E^2}}}{{4r}} = \dfrac{{{6^2}}}{{4.2}}\, = \,4,5{\rm{W}}$

Vậy với $R = 2\Omega$ thì công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất.

Công suất tiêu thụ mạch ngoài: $P = R.{I^2} = {\rm{ }}R.\dfrac{{{E^2}}}{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}$ khi $P = 4W$ thì

$4 = R.\dfrac{{{6^2}}}{{{{\left( {R + 2} \right)}^{2\,}}}}\,\, \to \left[ \begin{gathered} R = 1\Omega \hfill \\ R = 4\Omega \hfill \\ \end{gathered} \right.$

Công suất tiêu thụ mạch ngoài: $P = R.{I^2} = {\rm{ }}R.\dfrac{{{E^2}}}{{{{\left( {R + r} \right)}^2}}}$ khi $P = 4W$ thì

$4 = R.\dfrac{{{6^2}}}{{{{\left( {R + 2} \right)}^{2\,}}}}\,\, \to \left[ \begin{gathered} R = 1\Omega \hfill \\ R = 4\Omega \hfill \\ \end{gathered} \right.$

Ta có, khi thay vôn kế bằng ampe kế thì dòng điện không qua 2 đèn mà chỉ qua ampe kế, số chỉ ampe kế lúc này là :

$I\, = \,\frac{{{E_b}}}{{{R_1} + {R_2} + {r_b}}}\, = \,1,23A$