Công Thức Tính Công Suất - Gia Sư Tâm Tài Đức

3.2/5 - (39 bình chọn)

Mục Lục

Toggle

• Khái niệm về công suất
• Tính công suất dòng điện
  • Công thức tính công suất điện tiêu thụ
  • Bài tập minh họa
• Công suất của mạch điện xoay chiều
• Cách tính công suất của một vài thiết bị điện tiêu thụ
  • Ý nghĩa của công suất
  • Công suất điện là gì?
  • Quy định về dòng điện định mức như thế nào?

Khái niệm về công suất

Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của người hoặc máy và được xác định bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian. Đo chính xác công suất tác dụng có ý nghĩa lớn không chỉ đối với lĩnh vực điện, điện tử mà còn với các lĩnh vực khác.

Tính công suất dòng điện

Công thức là P = UIcosφ​ = U.Icos(φu– φi). Trong đó:​

• U: Kí hiệu điện áp hiệu dụng hai đầu mạch của điện xoay chiều (V).
• P: Công suất mạch điện xoay chiều (W).
• cos φ: Kí hiệu hệ số công suất đoạn mạch xoay chiều.
• I: cường độ của hiệu dụng trong mạch xoay chiều (A).

Qua đây, người dùng biết điện năng tiêu thụ mạch điện xoay chiều tương tự mạch điện của dòng không đổi. Công thức để thực hiện cách tính này đó là W = P.t. Theo đó:

• P (W): công suất mạch điện.
• W (J): công của mạch điện (điện năng tiêu thụ).
• t (s): thời gian dùng điện.

Để đo lượng điện năng tất cả thiết bị tiêu thụ thường dùng công tơ điện. Điện năng tiêu thụ lúc này được tính với đơn vị kWh. Cụ thể một số điện tương đương 1kWh = 3 600 000 (J) = (1000W x 3600 s).

Công thức tính công suất điện tiêu thụ

Công thức tính công suất cụ thể là: P = U.I = A/t. Theo đó:

• A (J): Điện năng tiêu thụ, công thực hiện (N.m hoặc J).
• P (W): Công suất tiêu thụ, (Jun/giây (J/s) hoặc Watt (W)).
• U (V): Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch.
• T (s): Thời gian thực hiện công (s).

Theo các thông số về công suất tiêu thụ được ghi trên đồ dùng, bạn có thể tính công suất điện tiêu thụ của thiết bị đó. Qua đây, người dùng chọn được thiết bị hợp nhu cầu dùng điện của đơn vị sản xuất, gia đình để phân bổ kế hoạch phù hợp.

Tính công suất dòng điện ba pha

Với dòng điện ba pha, công thức tính điện tiêu thụ khác. Đối với các dòng máy công nghiệp lớn như máy rửa bát, máy giặt công nghiệp, máy nén khí, máy hút bụi… thường sử dụng dòng điện ba pha. Nguyên nhân là vì lượng tiêu thụ điện của máy này vô cùng lớn. Có hai cách với hai công thức bạn cần biết chính là:

Cách 1: P = U.I.cosφ. Trong đó:

• cosφ: Hệ số công suất trên từng tải.
• I: Cường độ của dòng điện hiệu dụng trên mỗi tải.

Cách 2: Thực hiện theo công thức: P = H x (U1xI1 + U2xI2 + U3I3). Trong đó:

• U: Điện áp.
• H: Thời gian tính theo giờ.
• I: Dòng điện. Công thứ bóng đèn tiêu thụ là P=U x H x I.

Kiến thức mở rộng

Trong đó:

F: là lực tác dụng F (N),

v: là vận tốc (m/s),

Р : là công suất (W).

– Đơn vị công suất ngoài oát (W) còn có mã lực (sức ngựa)

Mã lực Pháp (kí hiệu là CV): 1 CV ≈ 736 W

Mã lực Anh (kí hiệu là HP): 1 HP ≈ 746 W

Bài tập minh họa

BÀI TẬP 1: Một máy bay trực thăng có trọng lượng P = 50000N. Sau hai phút máy bay đạt được độ cao 800m. Tính công suất của động cơ máy bay.

Tóm tắt:

P = 50000N, h = 800m, t = 2 phút = 120s.

Р  = ?

Giải:

Công của của động cơ đã thực hiện bằng công của trọng lực: A = P.h

Suy ra, công suất của động cơ máy bay là:

BÀI TẬP 2: Một đầu máy xe lửa kéo đoàn tàu chuyển động đều với vận tốc 54 km/h. Biết lực kéo của đầu máy là 5.105 N. Tính:

a. Công suất của đầu máy đó.

b. Công của đầu máy thực hiện được khi chuyển động trên đường dài 12 km.

Tóm tắt:

v = 54 km/h, F = 5.105 N

a. Р = ?

b. s = 12 km, A = ?

Giải:

a. Đổi: v = 54 km/h = 15 m/s.

Công suất của đầu máy xe lửa là:

Р = F.v = 5.105.15 = 75.105(W) .

b. Đổi: 12 km = 12000 m

Thời gian xe lửa đi hết quãng đường 12 km là:

Công của đầu máy thực hiện được khi chuyển động trên đường dài 12 km là:

A =  Р.t = 75.105.800 = 6.109 (J).

Bài 3. Tính điện năng tiêu thụ của chiếc tủ lạnh công suất 75W một tháng?

Lời giải:

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

Một chiếc tủ lạnh: 75W

=> 1 giờ tiêu thụ 0.075KW điện và một ngày tiêu tốn: 0.075 x 24 = 1.8 kWh điện.

==> Vậy trong vòng 2 tháng, tủ lạnh 75W sẽ tiêu thụ hết 1.8 x 30 = 54kWh (54 số điện)

Bài 4. Bàn là có hiệu điện thế 220V thì tiêu thụ hết 990 kJ điện năng trong 15 phút. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung khi sử dụng bàn là đó à bao nhiêu?

Lời giải:

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

=> Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là:  A = U.I.t => A/ (U.t) = 990000/ (220.900) = 5 (A)

Bài 5. Lò xo có độ cứng k = 50N/m. Hãy tính công của lực đàn hồi của lò xo khi nó giãn thêm 10cm từ:

– Chiều dài tự nhiên

– vị trí đã giãn 10cm

– vị trí đang nén 10cm

Lời giải:

Công của lực đàn hồi A = 0,5k (x1^2 – x2^2)

Chọn gốc thế năng tại vị trí lò xo có độ dài ban đầu, chiều dương hướng xuống

x1 = 0; x2 = 0,1m => A1 = -025J

x1 = 0,1m; x2 = 0,1 + 0,1 = 02,m => A2 = -0,75J

x1 = -0,1m; x2 = 0 => A3 = 0,25J

Nhận xét A1<0; A2<0 => hệ nhận công => để lò xo dãn phải cung cấp năng lượng cho hệ

A3>0 => hệ sinh công => lò xo khi bị nén sẽ tự sinh ra năng lượng để làm lò xo dãn.

Công suất của mạch điện xoay chiều

Điện năng tiêu thụ của mạch điên

Điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian t là: W=P.t

Hệ số công suất

Cách tính công suất của một vài thiết bị điện tiêu thụ

Sau đây là một vài cách tính công suất cho một số thiết bị tiêu thụ thông dụng nhất của doanh nghiệp, gia đình. Người dùng có thể tham khảo thông tin sau để nắm rõ về cách tính điện năng gia đình mình.

Máy rửa xe ô tô

Công suất thông thường của máy rửa cho xe ô tô sẽ ở mức 1200W – 1800W. Riêng dòng áp lực cao dao động 2200W – 7500W. Với một tiếng liên tục dùng máy, thiết bị tiêu thụ hết 1,2 – 7,5 số điện.

Máy hút bụi loại công nghiệp

Trên thị trường hiện có các công suất là 1000W – 3000W. Như vậy, trong khoảng một tiếng thiết bị liên tục làm việc tiêu thụ hết khoảng 1 – 3 số điện (tương đương 1kWh – 3kWh).

Điều hòa

Có hai loại khác nhau đó là: 12000 BTU công suất 1500W. 9000 BTU công suất khoảng 800W – 850W. Mỗi giờ điều hòa hoạt động tiêu thụ số điện khoảng 0,8 – 1,5.

Ý nghĩa của công suất

Công suất cho biết khả năng thự chiện công nhanh hay chậm của thiết bị trong một khoảng thời gian xác định cụ thể. Trong cùng một khỏng thời gian, nếu công suất của thiết bị nào đo được càng lớn thì thiết bị đó thực hiện được càng nhiều công hơn và ngược lại. 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 phù hợp với tiêu dùng.

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

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.

Quy định về dòng điện định mức như thế nào?

Dòng điện định mức hay còn gọi là cường độ dòng điện định mức là đại lượng cường độ giúp cho hoạt động và công suất của đồ vật hoạt động với tần suất cao nhất. Đây cũng là đại lượng giới hạn cho phép của dòng điện. Nếu như cường độ dòng điện định mức của vật dụng vượt quá giá trị cho phép thì sẽ gây ra hiện tượng cháy nổ và hỏng hóc.

Đồng thời, đây cũng chính là đại lượng biểu thị giới hạn cho phép của dòng điện. Trong trường hợp cường độ dòng điện vượt quá giá trị định mức được nhà sản xuất ghi tại các nhãn, mác dán trên thiết bị điện sẽ làm cho các thiết bị hư hỏng, thậm chí gây ra cháy nổ.

Dòng điện định mức có vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống. Bởi nó xác định được công suất của động cơ hoặc máy phát để điều khiển tải, hạn chế tối thiểu các tình trạng tải tiêu thụ bị quá so với dòng điện đã được định mức từ đó giúp máy hoạt động ổn định hơn, không gây tổn thất về hệ số công suất.

Ưu điểm của dòng điện 3 pha:

Dòng điện 3 pha phù hợp cho các lưới điện, hệ thống điện công nghiệp, hoặc các trang thiết bị có công suất lớn. Dòng điện 3 pha sử dụng dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn dòng điện 1 pha nên truyền được đi xa hơn. Cấu tạo của các thiết bị sử dụng điện 3 pha thường đơn giản hơn các thiết bị sử dụng điện 1 pha. Nguồn điện 3 pha có khả năng truyền đi xa hơn là do:

+ Hiệu suất dẫn điện lớn.

+ Chạy tải điện với công suất lớn.

+ Ít gây hao phí khi truyền tải điện năng, giúp tiết kiệm điện.

+ Hệ thống dây dẫn có tiết diện nhỏ, ít tốn kém.

Lưu ý

+ Khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn bằng 0 thì không có dòng điện chạy qua nó.

+ Giữa hai đầu các cực của nguồn điện dù khi mạch hở hay mạch kín đều có hiệu điện thế.

+ Mỗi dụng cụ điện sẽ hoạt động bình thường khi hiệu điện thế sử dụng đúng bằng hiệu điện thế định mức của nó.

+ Nếu hiệu điện thế sử dụng lớn hơn hiệu điện thế định mức thì dụng cụ điện sẽ hỏng.

+ Nếu hiệu điện thế sử dụng nhỏ hơn hiệu điện thế định mức, đối với các dụng cụ hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện như bóng đèn có dây tóc, bàn là, bếp điện… vẫn có thể hoạt động nhưng yếu hơn bình thường; còn đối với các dụng cụ điện như: quạt điện, máy bơm nước, tủ lạnh, tivi, máy vi tính… có thể bị hư hỏng. Vì vậy người ta thường dùng một dụng cụ gọi là ổn áp có tác dụng điều chỉnh để luôn có hiệu điện đế bằng hiệu điện thế định mức.

Nếu không tính toán đúng tiết diện dây dẫn theo dòng điện sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng hiệu quả điện năng. Trường hợp dùng dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn công suất của dòng điện sẽ dẫn đến hiện tượng quá tải, gây nóng dây. Nếu cố dùng trong thời gian dài sẽ nhanh làm dây dẫn bị giòn, nóng chảy, gây đứt dây dẫn từ đó làm chập cháy, gây cháy lan, hỏa hoạn rất nguy hiểm. Nếu dùng dây có tiết diện quá lớn so với dòng điện sẽ gây lãng phí chi phí đầu tư . Không chỉ lãng phí chi phí đầu tư cho dây dẫn mà cả chi phí đầu tư cho các thiết bị hỗ trợ bảo vệ như ống bọc dây điện nói chung, ống đi dây điện âm tường nói riêng cũng bị đội lên nhiều để phù hợp với tiết diện dây.

– Khi lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp với dòng điện, khả năng giảm tổn hao điện năng trong quá trình truyền dẫn sẽ tốt hơn, giúp tiết kiệm điện năng trong quá trình sử dụng. Căn cứ vào việc xác định thiết bị sử dụng dùng điện 1 pha hay 3 pha và nguồn cấp điện cho công trình. Tại nước ta, nguồn điện dùng cho hộ gia đình thường là nguồn điện 1 pha 2 dây.

Xem thêm

Gia sư vật lý

Công thức ma sát trượt

Công thức tính công suất

Công thức Einstein