Công suất điện hay còn gọi là công suất tiêu thụ điện năng là đại lượng xuất hiện khá phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của con người, nhất là khi chọn mua các thiết bị điện. Tuy nhiên, hầu hết mọi người chỉ hiểu đơn giản về công suất điện mà chưa hiểu ý nghĩa của công suất điện? Trong bài viết hôm nay manta.edu.vn sẽ chia sẻ đến các bạn định nghĩa, ý nghĩa cũng như cách tính điện năng tiêu thụ chi tiết nhất.
Công suất điện là gì?
Công suất điện của đoạn mạch là điện lượng mà đoạn mạch đó tiêu thụ được trong một đơn vị thời gian.
Công suất tiêu thụ bằng điện lượng tiêu thụ của đoạn mạch trong một đơn vị thời gian. Ngoài ra, công suất tiêu thụ còn được tính bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.
Công suất điện được ký hiệu là P, và được đo bằng W.
Ngoài đơn vị đo W, công suất điện còn được đo bằng đơn vị kW và kVA. Cả hai đều là đơn vị năng lượng, tuy nhiên trong nhiều trường hợp chúng sẽ không giống nhau.
-
kW (kilowatt): Là đơn vị tính công suất hiệu dụng của máy. Công suất này biểu thị sự thay đổi năng lượng trong một thời gian nhất định và được biểu thị bằng công thức: P = UI
-
kVA (kilôgam volt ampe) : Trong mạch một chiều hoặc lý tưởng, kVA tương đương với kW. Nhưng đối với mạch điện xoay chiều sẽ xuất hiện công suất phản kháng, hiểu đơn giản lúc này là: kVA = kW + công suất phản kháng.
Công suất định mức của dụng cụ điện
Công suất định mức là số watt được liệt kê trên các dụng cụ hoặc thiết bị điện.
Số vôn và oát trên dụng cụ điện cầm tay
Trong mọi thiết bị điện gia dụng hàng ngày, bạn sẽ dễ dàng nhận thấy trên tất cả chúng đều có ghi số vôn và oát.
Ví dụ: Trên bóng đèn điện có ghi 220V – 25W có nghĩa là khi có hiệu điện thế 220V chạy qua bóng đèn thì công suất tiêu thụ của bóng đèn là 25W.
Ý nghĩa của công suất được ghi trên mỗi dụng cụ điện
-
Khi mỗi dụng cụ, đồ dùng điện được sử dụng với hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức thì công suất điện tiêu thụ (hay thường gọi tắt là công suất) sẽ bằng số oát ghi trên dụng cụ đó.
-
Công suất định mức của mỗi dụng cụ điện cho biết công suất mà dụng cụ tiêu thụ trong hoạt động bình thường.
Công thức tính công suất điện
Dưới đây là công thức tính công suất điện trong 3 trường hợp khác nhau gồm công suất tiêu thụ của thiết bị điện, điện xoay chiều và điện 3 pha.
Công thức tính điện năng tiêu thụ của thiết bị điện
Thông thường, công suất của thiết bị điện sẽ được thể hiện đầy đủ cụ thể trên tem hoặc nhãn năng lượng. Tuy nhiên, dung lượng của thiết bị sẽ thay đổi theo thời gian sử dụng do hiệu suất giảm. Để xác định dung lượng thiết bị lúc này, bạn có thể áp dụng công thức:
P = A/t = U.I
- P: Điện năng tiêu thụ của máy (W)
- A: Tiêu thụ năng lượng (s/h)
- t: Thời gian sử dụng thiết bị (s/h)
- U: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (V)
- I: Cường độ dòng điện chạy qua mạch (A)
Từ công thức trên, chúng ta có thể tính toán lượng điện năng mà các thiết bị điện tiêu thụ. Qua đó, dễ dàng lựa chọn đồ điện phù hợp với nhu cầu sử dụng điện của gia đình và giúp tiết kiệm chi phí. Bên cạnh đó, các xưởng sản xuất, nhà máy sẽ có cách sử dụng hợp lý.
Công thức tính công suất dòng điện xoay chiều
Tính công suất tiêu thụ của dòng điện sẽ giúp bạn hiểu được công suất tiêu thụ của các thiết bị điện khác nhau. Trong trường hợp:
P = U.Icos(φu– φi) = UIcosφφ
Trong đó:
- P là công suất của đoạn mạch xoay chiều, đơn vị là W
- U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch xoay chiều, đơn vị là V
- I là cường độ hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch xoay chiều, đơn vị là V
- Cos φ: hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều.
Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch xoay chiều sẽ được tính tương tự như đoạn mạch có dòng điện không đổi:
Trong đó:
- W: công suất tiêu thụ (công của mạch) (J)
- P: công suất mạch (W)
- t: thời gian sử dụng điện (s)
Hiện nay để đo công suất tiêu thụ của tất cả các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều người ta thường sử dụng đồng hồ đo điện. Lúc này lượng điện năng tiêu thụ được tính theo đơn vị kWh (số điện):
1 số điện = 1kWh = 1000(W).3600(s) = 3.600.000(J).
Công thức tính công suất điện 3 pha
Đây là dòng điện được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp, đòi hỏi sự vận hành của các thiết bị máy móc vô cùng phức tạp. Dòng điện 3 pha cho hiệu suất cao và mạnh hơn rất nhiều so với dòng điện thông dụng trong gia đình.
Có 2 công thức tính công suất dòng 3 pha:
Cách 1:
Công thức: P= U.Icosφ
Trong đó:
-
I là cường độ dòng điện hiệu dụng cho mỗi tải (A)
-
Cosφ là hệ số công suất trên mỗi tải.
Công thức này tương tự như công thức công suất của mạch, nhưng có một chút thay đổi. Sự khác biệt nằm ở giá trị I là cường độ dòng điện qua mỗi tải và cosφ là hệ số công suất qua mỗi tải.
Cách 2:
Trong công thức này có sự khác biệt vì có thêm hệ số thời gian để dòng điện đi qua tải.
Công thức: P = (U1*I1 + U2*I2 + U3*I3) * H
Trong đó:
-
U1, U2, U3: Hiệu điện thế qua mỗi pha (V)
-
I1, I2, I3: Cường độ dòng điện qua mỗi pha (A)
-
H: Thời gian tính cường độ dòng điện qua mạch (h)
Một số bài tập về điện
Bài 1: Công thức nào sau đây không phải là công thức tính công suất tiêu thụ P của đoạn mạch mắc vào hiệu điện thế U thì cường độ dòng điện chạy qua nó có độ lớn I và điện trở của nó là R?
- P = U.I
- P = U/I
- P = U^2/R
- P = I^2.R
Câu trả lời:
=> Chọn B. P = U/I vì công suất tiêu thụ P = UI = I^2.R= U^2/R nên đáp án B sai.
Bài tập 2: Chọn câu đúng.
Hệ số công suất trong đoạn mạch xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp với ZL = Zc:
- bằng 0
- bằng 1
- phụ thuộc R
- phụ thuộc Zc/ZL
Câu trả lời:
Đoạn mạch RLC nối tiếp với ZL = ZC
Mạch có cộng hưởng nên Cos∅ = R/Z = R/R = 1
=> Chọn đáp án B
Bài 3: Trên một bóng đèn có ghi 12V – 6W
a) Những con số này có ý nghĩa gì?
b) Tính cường độ dòng điện định mức chạy qua bóng đèn
c) Tính điện trở của đèn khi đó
Câu trả lời:
a) Số 12V chỉ hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bình thường.
Con số 6W cho biết công suất định mức của đèn.
b) Cường độ dòng điện định mức chạy qua bóng đèn là:
Ta có: P = UI I = P/U = 6/12 = 0,5A
c) Điện trở của bóng đèn khi đó là: R = U^2/P= 12^2/6 = 24Ω
Bài 4: Có một trường hợp, khi bóng đèn bị đứt dây tóc ta có thể lắc cho hai đầu dây tóc chỗ bị đứt sẽ dính lại với nhau và có thể sử dụng bóng đèn này được lâu dài hơn. Khi nào thì công suất và độ sáng của bóng đèn lớn hơn hay nhỏ hơn trước khi dây tóc bị đứt? Tại sao?
Câu trả lời:
Khi đứt rồi nối lại, dây tóc bóng đèn ngắn hơn trước nên điện trở của dây tóc bóng đèn giảm hơn trước. Trong khi đó, hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc không đổi nên công suất P = U^2/R sẽ lớn hơn. Như vậy đèn sẽ sáng hơn trước.
Bài 5: Trên nồi cơm điện 220V – 528W
a) Tính cường độ dòng điện định mức chạy qua dây đốt nóng của nồi
b) Tính điện trở dây đốt nóng của nồi khi nồi hoạt động bình thường
Câu trả lời:
a) Cường độ dòng điện định mức chạy qua dây đốt nóng của nồi là:
Ta có: P = UI I = P/U = 528/220 = 2,4A
b) Điện trở của dây đốt nóng khi nồi hoạt động bình thường là:
R = U/I = 220/2,4 = 91,7Ω
Bài viết trên đã tổng hợp các định nghĩa, ý nghĩa cũng như các công thức tính công suất điện. Hi vọng qua những kiến thức trong bài viết các bạn có thể hiểu và áp dụng được nhiều vào cuộc sống hàng ngày. manta.edu.vn cảm ơn bạn đã đọc bài viết.
