Các công thức tính công suất và bài tập vận dụng

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp cụm từ công suất ở trên các thiết bị điện tại nhà như ti vi, tủ lạnh, điều hòa,….Vậy công suất là gì, ý nghĩa của công suất ra sao, công thức tính công suất như thế nào,….Tất cả sẽ được trả lời trong nội dung bài viết dưới đây. Cùng theo dõi với chúng tôi nhé.

Công suất là gì?

Định nghĩa công suất là gì?

- Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của người hoặc máy trong một khoảng thời gian.

- Ký hiệu công suất là P – viết tắt của Potestas trong tiếng Latinh.

- Đơn vị của công suất

Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo công suất chuẩn là Watt (W), lấy theo tên James Watt. Nó biểu thị cho sự thay đổi năng lượng ΔE trong khoảng thời gian Δt.

1 Watt = 1 J/s

Để đo các công suất nhỏ/ lớn hơn, người ta thêm vào các tiền tố như mW, MW, KW, KVA.

• 1KW = 1000 W ; 1MW = 1 000 000 W
• KVA = 1MVA =  1000VA = 1000W

Trong đó:

• KVA((kilo Volt Ampe): Được dùng trong truyền tải điện năng và có công suất biểu kiến (S) là vecto tổng của công suất thực (P) với công suất phản kháng (Q).
• VA (Volt Ampere): Là đơn vị đo công suất dòng điện. Nó được sử dụng cho công suất biểu kiến của mạch điện xoay chiều và công suất thực của mạch điện một chiều.

Ngoài ra, một đơn vị đo công suất động cơ khác được gọi là mã lực khác cũng thường được sử dụng là HP.

• 1 HP = 0,746 kW (Anh)
• 1 HP = 0,736 kW (Pháp)

Đơn vị của công suất động cơ là mã lực

Công thức tính công suất

Công suất được xác định bằng công thức sau: P = A/t

Trong đó:

• A là công cơ học (J)
• P là công suất (W)
• t là thời gian thực hiện công (s)

Các dạng công suất

1/ Công suất cơ

- Trong chuyển động đều, dưới tác dụng của lực F thì công suất được xác định theo công thức:

P = (F.Δs) /Δt = F.v

Trong đó:

• Δt: Khoảng thời gian chuyển động dưới tác dụng lực F
• Δs: Khoảng cách
• v: Vận tốc chuyển động

- Trong chuyển động quay, dưới tác dụng của mômen M thì công suất được xác định theo công thức:

P = (M.Δφ)/Δt = ω.M

Trong đó:

• Δt: Khoảng thời gian chuyển động dưới tác dụng của mômen M
• Δφ: Góc quay
• ω: Vận tốc góc  

2/ Công suất điện

Công thức tính công suất điện

Công suất điện là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch và được xác định bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó.

P = U.I

Trong đó:

• U là hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch (V)
• I là cường độ dòng điện (A)

2.1/ Công thức tính công suất điện tức thời

P(t) = u(t). i(t)= U.I.cosφ

Trong đó:

• u(t) là giá trị tức thời của hiệu điện thế
• i(t) là giá trị tức thời cường độ dòng điện
• φ là pha lệch giữa u(t), i(t)
• cosφ là hệ số công suất

2.2/ Cách tính công suất tiêu thụ điện

Khi có dòng điện dòng điện có cường độ I chạy qua đoạn mạch thì sau một thời gian t sẽ có một điện lượng q = I.t di chuyển trong đoạn mạch và A = U.q = U.I.t.

Công suất tiêu thụ điện được xác định như sau:  P = A/t

Trong đó:

• A là lượng điện tiêu thụ trong thời gian t (J)
• P là công suất tiêu thụ (W)
• U là hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đoạn mạch (V)
• q là lượng điện tích dịch chuyển (C)
• I là cường độ dòng điện trong mạch (A)
• t là thời gian sử dụng/ thời gian điện tích dịch chuyển (s)

2.3/ Công suất của nguồn điện

Công suất của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện hay chính là công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch và được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian.

Png = Ang/t = ξ.I

Trong đó:

• ξ là suất điện động của nguồn (V)
• I là cường độ dòng điện chạy qua nguồn (A)

2.4/ Công suất tỏa nhiệt

Công suất toả nhiệt đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua và được xác định bằng nhiệt lượng toả ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.

Theo định luật Jun-Len-xơ, nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn được xác định bởi công thức:

Q = R.I².t => Công thức tính công suất toả nhiệt: P = Q/t = R.I²

Trong đó:

• P là công suất ( W )
• t là thời gian ( s )
• I là cường độ dòng điện ( A )
• R là điện trở dòng điện ( Ω )
• Q là nhiệt lượng ( J )

2.5/ Công suất của máy thu điện

Máy thu điện dùng để chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác mà không phải là nội năng như cơ năng, hoá năng,….Lượng điện năng này A’này tỉ lệ với điện lượng truyền qua máy thu điện và được xác định bằng công thức:

A′ = ξ_p.q = ξ_p.I.t

ξ_p là suất phản điện và nó đặc trưng cho khả năng biến đổi điện năng thành cơ năng, hoá năng,….của máy thu điện.

Vì máy có điện trở trong r_p nên một phần điện năng mà máy thu điện nhận từ dòng điện được chuyển thành nhiệt lượng.

Q′ = r_p.I².t

Vậy công của máy thu điện được xác định theo công thức: A = A′ + Q′ = ξ_p.I.t + r_p.I².t

=> Công thức tính công suất của máy thu điện: 

P = A/t = ξ_p.I + r_p.I²

• ξ_p.I là công suất có ích
•  r_p.I² là công suất hao phí (toả nhiệt)

Ý nghĩa của công suất

Quan sát công suất ghi trên thiết bị trước khi mua

Công suất cho biết khả năng thực hiện công nhanh hay chậm của thiết bị trong một khoảng thời gian xác định. Trong cùng một khoảng thời gian, nếu công suất của thiết bị nào đo được càng lớn thì thiết bị đó thực hiện được càng nhiều công hơn. Qua sự so sánh này mà người tiêu dùng sẽ đưa ra được quyết định chính xác khi chọn mua hoặc sử dụng thiết bị.

Thông qua công suất được ghi trên các thiết bị điện, người dùng có thể tính được lượng điện tiêu thụ trong gia đình dễ dàng hơn, từ đó cân đối tài chính và có kế hoạch sử dụng điện hợp lý, tiết kiệm ngân sách.

Một số bài tập tính công suất

Bài tập 1: Tính điện năng tiêu thụ của một chiếc tủ lạnh có công suất là 75W trong một tháng?

Lời giải:

Đơn vị tiêu thụ điện là KW/h hoặc W/h và 1KWh = 1000Wh, tương đương một số điện.

Tủ lạnh có công suất là 75W => Trong 1 giờ, tủ lạnh tiêu tốn 0.075 KW điện và một ngày tiêu tốn: 0.075 x 24 = 1.8 kWh điện

Vậy trong một tháng tủ lạnh sẽ tiêu thụ hết: 1.8 x 30 = 54 kWh (54 số điện)

Bài tập 2: Một bàn là dùng hiệu điện thế 220V thì tiêu thụ hết 990 kJ điện năng trong 15 phút. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung của bàn là khi đó?

Lời giải:

Ta có: A = 990 kJ = 990000 J; t = 15 phút = 900 s

=> Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là:

A = U.I.t => I = A/ (U.t) = 990000/ (220.900) = 5 (A)

Bài tập 3: Một bếp điện sử dụng với hiệu điện thế 220 V và cường độ dòng điện chạy qua là 6,8 A.

a) Tính công suất của bếp điện

b) Mỗi ngày sử dụng bếp trong 45 phút. Tính phần điện năng có ích A_i  mà bếp cung cấp trong 30 ngày, biết hiệu suất của bếp là H = 80%

Lời giải:

a) Công suất của bếp điện

P = U.I = 220.6,8 = 1496 W ( = 1,496 kW)

b) Ta có 45 phút = 0,75 giờ

Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày: A₀ = P.t

Điện năng tiêu thụ trong 30 ngày: A_tp = 30.A₀ = 30.P.t

Vì hiệu suất của bếp được xác định là H = A_i / A_tp

=>  A_i = H. A_tp = 0,8.30.1,496.0,75 = 26,928 kWh

Trên đây là một số thông tin về công suất, công thức tính công suất mà labvietchem muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng rằng, với những thông tin này, các bạn sẽ biết cách lựa chọn và sử dụng các thiết bị điện sao cho hợp lý nhất.

 Xem thêm:

• Phương pháp pha hóa chất xử lý nước thải an toàn và hiệu quả
• Máy đo màu - Khái niệm, phân loại, nguyên lý máy đo hoạt động