Bài 14.3 trang 40 Sách bài tập Vật lý 9: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W. a. Tính điện năng sử dụng...

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