Giải bài 14.3 Trang 40 - Sách Bài tập Vật Lí 9

Đề bài

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.

Hướng dẫn giải

   a) Khi bóng đèn sáng bình thường thì \(U_{đ1}=220V \) và \(\wp_{đ1}=100W\)

   Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày là:

   \(A=\wp.t=0,1.30.4=12(kWh)\)

   b) Điện trở của mỗi đèn là:

   \(R=\dfrac{U^2}{\wp}=\dfrac{220^2}{100}=484(\Omega)\)

   Công suất của đoạn mạch nối tiếp là:

   \(\wp=\dfrac{U^2}{2R}=\dfrac{220^2}{2.484}=50(W)\)

  Công suất của mỗi bóng đèn là:

   \(\wp_1=\dfrac{\wp}{2}=\dfrac{50}{2}=25(\Omega)\)

   c)Khi các đèn mắc nối tiếp thì hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đèn nhỏ hơn hiệu điện thế của đoạn mạch:

   \(U_1,U_2

   Vì hiệu điện thế sử dụng của mỗi bóng đèn nhỏ hơn hiệu điện thế định mức của chúng nên các đèn không bị hỏng.

   Điện trở của đèn 220V-75W là:

   \(R=\dfrac{U^2}{\wp}=\dfrac{220^2}{75}\approx 645(\Omega)\)

   Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là:

   \(\wp=\dfrac{U^2}{R_1+R_2}=\dfrac{220^2}{484+645}\approx 42,9(W)\)

   Cường độ dòng điện trong mạch là:

   \(I=\dfrac{\wp}{U}=\dfrac{42,9}{220} \approx0,195(A) \)

   Công suất của đèn 220V-100W là:

   \(\wp_1=I^2R=0,195^2.484 \approx 18,4(W)\)

   Công suất tiêu thụ của đèn 220V-75W là:

   \(\wp_2=\wp-\wp_1=42,9-18,4=24,5(W)\)

Xem thêm