Công suất điện hay còn gọi là công suất tiêu thụ điện năng, là đại lượng xuất hiện khá phổ biến trong đời sống hàng ngày của con người, đặc biệt thường được quan tâm khi chọn mua các thiết bị điện. Tuy nhiên, hầu hết mọi người đều chỉ hiểu đơn giản về công suất điện mà chưa nắm rõ được ý nghĩa của công suất điện là gì? Trong bài viết ngày hôm nay, Wikihoc sẽ chia sẻ cho các bạn về định nghĩa, ý nghĩa cũng như cách tính công suất điện tiêu thụ chi tiết nhất.
Công suất điện là gì?
Công suất điện của một đoạn mạch là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ được trong một đơn vị thời gian.
Công suất điện tiêu thụ có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trên một đơn vị thời gian. Ngoài ra, công suất tiêu thụ điện 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 có đơn vị đo là W.
Ngoài đơn vị đo W, công suất điện còn được đo bằng đơn vị kW và kVA. Cả hai đều là đơn vị để chỉ công suất, tuy nhiên trong nhiều trường hợp chúng sẽ không giống nhau.
-
kW (ki lô oắt): Là đơn vị tính công suất tác dụng của máy. Công suất này cho biết sự thay đổi của năng lượng trong một thời gian nhất định và được biểu diễn dưới công thức : P = U.I
-
kVA (ki lô vôn ampe): Trong mạch điện một chiều hay mạch điện lý tưởng, kVA tương đương với kW. Nhưng đối với một mạch điện xoay chiều sẽ xuất hiện công suất phản kháng, hiểu đơn giản lúc này: kVA = kW + công suất phản kháng.
Công suất định mức của các dụng cụ điện
Công suất định mức là số oát được ghi trên các dụng cụ hay thiết bị điện.
Số vôn và số oát trên các dụng cụ điện
Ở mỗi thiết bị điện gia dụng hằng ngày, bạn sẽ dễ dàng nhìn thấy trên tất cả các thiết bị đó đều có ghi số vôn và số oát.
Ví dụ: Trên bóng đèn điện có ghi 220V – 25W có nghĩa là, khi dòng điện có hiệu điện thế 220V đi qua bóng đèn thì công suất tiêu thụ điện năng của bóng đèn chiếu sáng là 25W.
Ý nghĩa công suất ghi trên mỗi dụng cụ điện
-
Mỗi dụng cụ, thiết bị điện khi được sử dụng hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức, thì mức tiêu thụ công suất điện (hay thường gọi tắt là công suất) sẽ bằng số oát được ghi trên dụng cụ đó.
-
Công suất định mức của mỗi dụng cụ điện cho biết công suất mà dụng cụ đó tiêu thụ khi hoạt động bình thường.
Công thức tính công suất điện
Dưới đây là công thức tính công suất điện ở ba trường hợp khác nhau, gồm công suất điện tiêu thụ các thiết bị điện, dòng điện xoay chiều và điện 3 pha.
Công thức tính công suất điện tiêu thụ các thiết bị điện
Thông thường, công suất của các thiết bị điện sẽ được thể hiện đầy đủ cụ thể trên tem hay nhãn năng lượng. Tuy nhiên, công suất của thiết bị sẽ bị thay đổi qua một thời gian sử dụng do hiệu năng bị giảm đi. Để xác định công suất thiết bị lúc này, bạn có thể áp dụng công thức:
Trong đó:
-
P: Công suất tiêu thụ máy (W)
-
A: Năng lượng tiêu thụ (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 đoạn mạch (A)
Từ công thức trên, ta có thể tính năng được các thiết bị điện tiêu thụ điện năng là bao nhiêu. Qua đó, dễ dàng chọn được các thiết bị điện phù hợp với nhu cầu sử dụng điện của gia đình mình và giúp tiết kiệm được chi phí. Bên cạnh đó, các xưởng sản xuất, nhà máy sẽ có được 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 nắm được mức điện năng tiêu thụ của các thiết bị điện khác nhau. Trong trường hợp:
Trong đó:
-
P là công suất của mạch điện xoay chiều, đơn vị là W
-
U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của mạch điện xoay chiều, đơn vị là V
-
I là cường độ hiệu dụng giữa hai đầu mạch điện xoay chiều, đơn vị là V
-
Cos φ: hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều.
Tính công suất điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều sẽ được tính giống với mạch điện của dòng điện không đổi:
Trong đó:
-
W: điện năng tiêu thụ (công của mạch điện) (J)
-
P: công suất mạch điện (W)
-
t: thời gian sử dụng điện (s)
Hiện nay để đo điện năng tiêu thụ của tất cả các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều, người ta thường sử dụng công tơ điện. Lúc này, điện năng tiêu thụ được tính theo đơn vị là 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 việc vận hành các máy móc thiết bị vô cùng phức tạp. Dòng điện 3 pha cho hiệu năng sử dụng cao và mạnh hơn rất nhiều so với dòng điện sử dụng phổ biến tại gia đình.
Có 2 công thức tính công suất dòng điện 3 pha:
Cách 1:
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 với công thức công suất của mạch tuy nhiên vẫn có một chút thay đổi. Điểm 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:
Ở công thức này có sự khác biệt vì có thêm yếu tố thời gian dòng điện đi qua tải.
Trong đó:
-
U1, U2, U3: Hiệu điện thế đi qua mỗi pha (V)
-
I1, I2, I3: Cường độ của dòng điện đi qua mỗi pha (A)
-
H: Thời gian tính dòng điện qua mạch (h)
Xem thêm: Lý thuyết & bài tập sự nhiễm từ của sắt thép – Nam châm điện hay nhất (Lý 9 bài 25)
Một số bài tập công suất điện
Bài 1: Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính công suất tiêu thụ điện năng P của đoạn mạch được mắc vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qua đó có cường độ I và điện trở nó là R?
-
P = U.I
-
P = U/I
-
P = U^2/R
-
P = I^2.R
Lời giải:
=> Chọn B. P = U/I vì công suất tiêu thụ điện năng P = U.I =I^2.R= U^2/R nên đáp án B sai.
Bài 2: Hãy chọn câu đúng.
Hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp với ZL = Zc:
-
bằng 0
-
bằng 1
-
phụ thuộc R
-
phụ thuộc Zc/ZL
Lời giải:
Mạch RLC mắc nối tiếp có ZL = ZC
Mạch cộng hưởng nên Cos∅ = R/Z = R/R = 1
=> Chọn đáp án B
Bài 3: Trên một bóng đèn có ghi 12V – 6W
a) Cho biết ý nghĩa của các số ghi này
b) Tính cường độ định mức của dòng điện chạy qua đèn
c) Tính điện trở của đèn khi đó
Lời giải:
a) Số 12V cho biết hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bình thường.
Số 6W cho biết công suất định mức của đèn.
b) Cường độ định mức của dòng điện chạy qua đèn là:
Ta có: P = U.I ⇒ I = P/U = 6/12 = 0.5A
c) Điện trở của đèn khi đó là: R = U^2/P= 12^2/6 = 24Ω
Bài 4: Có trường hợp, khi bóng đèn bị đứt dây tóc, ta có thể lắc cho hai đầu dây tóc ở chỗ bị đứt dính lại với nhau và có thể sử dụng bóng đèn này thêm một thời gian nữa. Hỏi khi đó công suất và độ sáng của bóng đèn lớn hơn hay nhỏ hơn so với trước khi dây tóc bị đứt? Vì sao?
Lời giải:
Khi bị đứt và được nối dính lại thì dây tóc của bóng đèn ngắn hơn trước nên điện trở của dây tóc nhỏ hơn trước. Trong khi đó, hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc vẫn như trước nên công suất P = U^2/R sẽ lớn hơn. Do vậy đèn sẽ sáng hơn so với trước.
Bài 5: Trên một nồi cơm điện có ghi 220V – 528W
a) Tính cường độ định mức của dòng điện chạy qua dây nung của nồi
b) Tính điện trở dây nung của nồi khi nồi đang hoạt động bình thường
Lời giải:
a) Cường độ định mức của dòng điện chạy qua dây nung của nồi là:
Ta có: P = UI ⇒ I = P/U = 528/220 = 2,4A
b) Điện trở của dây nung khi nồi đang hoạt động bình thường là:
R = U/I = 220/2,4 = 91,7Ω
Bài viết trên đã tổng hợp những định nghĩa, ý nghĩa cũng như công thức tính công suất điện. Hy vọng rằng, thông qua những kiến thức trong bài viết, bạn có thể hiểu và áp dụng được nhiều trong đời sống hàng ngày của mình. Wikihoc cảm ơn bạn đã đón đọc bài viết.
