Câu hỏi bài 2 trang 54 Khoa học tự nhiên 9 Chân trời sáng tạo: Trên nhãn đèn 1 có ghi 220 V – 40 W và đèn 2 có ghi 220 V – 20 W...

Trên nhãn đèn 1 có ghi 220 V – 40 W và đèn 2 có ghi 220 V – 20 W.

a) Tính năng lượng điện mà mỗi đèn tiêu thụ khi sử dụng ở hiệu điện thế 220 V trong 1 giờ.

b) Tính tổng công suất điện của hai đèn tiêu thụ và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi đèn trong hai trường hợp:

- Mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V.

- Mắc nối tiếp hai đèn vào hiệu điện thế 220 V.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về các đại lượng của điện và mạch điện:

- Năng lượng điện tiêu thụ: \(W = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t = Pt\)

- Công suất tiêu thụ: \(P = UI = {I^2}R = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{P}{t}\)

Mạch điện mắc nối tiếp:

- Điện trở tương đương của đoạn mạch: R_tđ = R₁ + R₂

- Cường độ dòng điện trong mạch: I = I₁ = I₂

- Hiệu điện thế: U = U₁ + U₂

- Mạch điện mắc song song:

- Điện trở tương đương của đoạn mạch: \(\frac{1}{{{R_{td}}}} = \frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}}\)

- Cường độ dòng điện trong mạch: I = I₁ + I₂

- Hiệu điện thế: U = U₁ = U₂

Lời giải chi tiết :

a) Trong 1 giờ, năng lượng điện mà đèn 1 tiêu thụ được là:

W₁ = P₁t = 40.1 = 40 Wh

Trong 1 giờ, năng lượng điện mà đèn 2 tiêu thụ được là:

W₂ = P₂t = 20.1 = 20 Wh

b) Điện trở của đèn 1 là:

R₁ = U₁²/P₁ = 220²/40 = 1 210 Ω

Điện trở của đèn 2 là:

R₂ = U₂²/P₂ = 220²/20 = 2 420 Ω

TH1: hai đèn mắc song song.

Khi đó hiệu điện thế qua mỗi đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức của từng đèn.

Tổng công suất tiêu thụ của hai đèn là:

P = UI = U(I₁ + I₂) = P₁ + P₂ = 40 + 20 = 60 W

TH2: hai đèn mắc nối tiếp.

Hai đèn mắc nối tiếp nên U = U₁ + U₂; I = I₁ = I₂

Điện trở tương đương của mạch là:

R_tđ = R₁ + R₂ = 1210 + 2420 = 3 630 Ω

Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn là:

I = I₁ = I₂ = U/R_tđ = 220/3630 = 0,06 A

Công suất tiêu thụ của hai bóng là:

P = UI = 220.0,06 = 13,3 W