Bài 14.1; 14.2, 14.3, 14.4 trang 40 SBT Vật lý 9: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và trên một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-40W. So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường?

Bài 14.1; 14.2:

14.1: Điện năng không thể biến đổi thành:

A. Cơ năng                                 B. Nhiệt năng

C. Hóa năng                               D. Năng lượng nguyên tử.

14.2: Công suất điện cho biết

A. Khả năng thực hiện công của dòng điện.

B. Năng lượng của dòng điện.

C. Lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

D. Mức độ mạnh, yếu của dòng điện.

Bài 14.3: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W.

a. Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ.

b. Mắc nối tiếp 2 bóng đèn cùng loại trên đây vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch nối tiếp này và tính công suất của mỗi bóng đèn khi đó.

c. Mắc nối tiếp bóng đèn trên đây với một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-75W vào hiệu điện thế 220V. Hỏi các bóng đèn này có thể bị hỏng không? Nếu không, hãy tính công suất của đoạn mạch này và công suất của mỗi đèn.

Cho rằng điện trở của các bóng đèn trong trường hợp b và c trên đây có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

a) Điện năng sử sụng trong 30 ngày là:

A = 0,1.4.30 = 12kW.h = 4,32.10⁷J

b) Điện trở của đèn là: \(R = {{{U^2}} \over \wp } = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

Khi hai đèn mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua mỗi đèn là:

 \(I = {U \over {{R_{t{\rm{d}}}}}} = {U \over {2{\rm{R}}}} = {{220} \over {2.484}} = 0,227{\rm{A}}\)

Công suất của đoanh mạch nối tiếp là: ℘_đm = UI = 220.0,227 ≈ 50W

Công suất của mỗi bóng đèn là: \(\wp  = {{{\wp _{dm}}} \over 2} = {{50} \over 2} = 25W\)

c) Điện trở của đèn thứ nhất là:\({R_1} = {{{U^2}} \over {{\wp _1}}} = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

Điện trở của đèn thứ hai là: \({R_2} = {{{U^2}} \over {{\wp _2}}} = {{{{220}^2}} \over {75}} = 645,3\Omega \)

Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là: \(I = {U \over R} = 0,195{\rm{A}}\)

Vì R₁ và R₂ mắc nối tiếp nên I₁ = I₂ = I = 0,195A

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:

U_­1 = IR₁ = 94,4V và U₂ = IR₂ = 125,8V

Vì U₁ và U₂ đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức nên các đèn không bị hỏng

Công suất của đoạn mạch là: ℘_đm = UI = 0,195 x 220 = 42,9W

Công suất của đèn thứ nhất là: ℘₁ = U₁ I₁ = 0,195 x 94,4 = 18,4W

Công suất của đèn thứ hai là: ℘₂ = U₂ I₂ = 0,195 x 125,8 = 24,5W

Bài 14.4: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và trên một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-40W.

a. So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường.

b. Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.  Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

c. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.

a) Điện trở của đèn thứ nhất là: \({R_1} = {{{U^2}} \over {{\wp _1}}} = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

Điện trở của đèn thứ hai là: \({R_2} = {{{U^2}} \over {{\wp _2}}} = {{{{220}^2}} \over {40}} = 1210\Omega \)

Lập tỉ lệ: \({{{R_2}} \over {{R_1}}} = {{1210} \over {484}} = 2,5 \Rightarrow {R_2} = 2,5{{\rm{R}}_1}\)

b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 40W) sẽ sáng hơn.

Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

 \(I = {U \over {{R_1} + {R_2}}} = {{220} \over {484 + 1210}} = 0,13{\rm{A}}\)

Vì R₁ và R₂ mắc nối tiếp nên : I₁ = I₂ = I = 0,13A

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

A = P.t = U.I.t = 220. 0,13.3600 = 102960J ≈0,0286kW.h

Điện năng mạch điện tiêu thị trong 1 giờ là:

A = (P₁ + P₂).t = 140W.h

Điện năng mà mạch điện thụ trong 1 giờ là:

A = (℘₁ + (℘₂)t = (100 +40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.