Sau bài học, em có thể giải thích vì sao dòng điện có năng lượng, sử dụng công thức tính và vận dụng các số ghi trên thiết bị điện.
Nhận biết
Nêu ví dụ về điện năng chuyển hoá thành ánh sáng, nhiệt, cơ năng hoặc hoá năng; nhận biết đơn vị J, W, kWh.
Thông hiểu
Giải thích công suất điện và công suất điện định mức; phân biệt năng lượng tiêu thụ với công suất.
Vận dụng
Tính W=UIt, P=UI, W=Pt; lập bảng tiêu thụ điện và ước tính chi phí theo đơn giá giả định.
02. Kiến thức trọng tâm
I. Năng lượng của dòng điện (điện năng)
Dòng điện có năng lượng vì có thể làm nóng dây dẫn, phát sáng, vận hành động cơ hoặc nạp pin. Năng lượng điện truyền tới dụng cụ được chuyển hoá thành các dạng khác. Trong đó, có phần hữu ích và phần hao phí.
Ví dụ chuyển hoá
- Bàn là: điện → nhiệt.
- Quạt: điện → cơ năng (kèm nhiệt, âm).
- Đèn: điện → ánh sáng (kèm nhiệt).
- Pin đang sạc: điện → hoá năng.
Điện năng trong một khoảng thời gian
II. Công suất điện
Công suất điện cho biết điện năng được tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Thiết bị có công suất lớn hơn thường tiêu thụ điện năng nhanh hơn khi hoạt động liên tục ở công suất đó.
III. Công suất điện định mức
Thiết bị được thiết kế hoạt động bình thường ở hiệu điện thế 220 V, khi đó có công suất điện định mức 60 W. Nếu đúng định mức và công suất giữ ổn định trong 5 giờ, điện năng là W = 0,060 × 5 = 0,30 kWh.
IV. Kiến thức vận dụng mở rộng: điện trở thuần
03. Quan sát – thí nghiệm tương tác
Ba hoạt động dưới đây mô phỏng trường hợp điện áp không đổi theo thời gian và điện trở thuần; sau đó chuyển sang tính toán điện năng của thiết bị gia dụng ở công suất định mức.
Hoạt động 1. Mạch điện và đồ thị W–t
Điều chỉnh U, R và t. Quan sát số chỉ ampe kế, vôn kế; tính I, P, W và đồ thị điện năng tăng theo thời gian. Đây là mạch điện một chiều lí tưởng với điện trở thuần.
Sơ đồ nguyên lí: A nối tiếp, V song song với điện trở. Nguồn và đồng hồ lí tưởng; dây dẫn không có điện trở.
Đồ thị điện năng theo thời gian
Đường thẳng qua gốc tọa độ nếu công suất không đổi; độ dốc trên đồ thị W–t bằng P. Điểm màu thể hiện giá trị ở thời gian đang chọn.
Hoạt động 2. Bảng đo điện năng – công suất
Lưu tối đa 30 lần đo từ mô phỏng hoặc lấy bộ mẫu; đối chiếu P=UI, W=Pt. Có thể xuất CSV để vẽ đồ thị trên bảng tính.
| Lần | U (V) | R (Ω) | I (A) | t (s) | P (W) | W (J) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Chưa có phép đo. | ||||||
Chọn “Ghi phép đo hiện tại” để bắt đầu.
Hoạt động 3. Công suất định mức và điện năng gia đình
Tạo một danh sách thiết bị để tính điện năng theo công thức W (kWh) = P (kW) × giờ/ngày × số ngày × số lượng. Các thiết bị được giả sử hoạt động ở công suất ghi trong toàn bộ thời gian sử dụng.
| Thiết bị (có thể sửa) | SL | P (W) | Giờ/ngày | Điện năng (kWh) | Xóa |
|---|
04. Luyện tập – kiểm tra tự đánh giá
A. 12 ví dụ có lời giải từng bước
Mỗi ví dụ có dữ kiện và điều kiện rõ; bấm vào tên ví dụ để xem hướng giải.
B. Tự luyện 36 câu trắc nghiệm
Chọn đáp án để nhận phản hồi ngay. Trả lời lại nếu chưa đúng; không tính vào điểm cuối bài.
C. Kiểm tra cuối bài – 22 câu, thang 10 điểm
Khi làm bài chưa hiển thị đáp án. Chấm Đúng/Sai theo số ý đúng mỗi câu: 1 ý = 0,10; 2 ý = 0,25; 3 ý = 0,50; 4 ý = 1,00 điểm. Trả lời ngắn chỉ nhập số, tối đa 4 kí tự, không kèm đơn vị.
05. Sơ đồ tư duy – hệ thống kiến thức
Nắm vững các nhóm khái niệm, công thức, đơn vị và điều kiện sử dụng trước khi chuyển sang bài tiếp theo.
1. Điện năng
Dòng điện mang năng lượng; chuyển thành nhiệt, ánh sáng, cơ năng, hoá năng.
2. Điện năng trong t
W=UIt; U(V), I(A), t(s), W(J). U, I không đổi trong thời gian khảo sát.
3. Công suất điện
P=W/t=UI; đơn vị W (oát), 1 W = 1 J/s.
4. Điện năng gia đình
W(kWh)=P(kW)×t(h); 1 kWh=3,6×10⁶ J.
5. Nhãn thiết bị
U định mức và P định mức là các giá trị khi hoạt động bình thường.
6. Vận dụng an toàn
Đọc công tơ, dùng điện hợp lí, phân biệt công suất nhãn và công suất thực.
06. Em có biết?
Công tơ điện đo năng lượng
Đồng hồ thường cho biết điện năng tính theo kWh. Hiệu hai số chỉ ở hai thời điểm là lượng điện năng sử dụng trong khoảng thời gian đó.
Cùng độ sáng, công suất có thể khác
Không thể kết luận độ sáng chỉ từ số W vì hiệu suất phát quang khác nhau. Khi so sánh đèn, hãy xem thêm quang thông (lumen).
Thiết bị có chế độ tiết kiệm
Quạt nhiều cấp, máy điều hoà hay nồi cơm điều khiển nhiệt không phải lúc nào cũng tiêu thụ công suất bằng con số định mức.
Bài toán điều tra tại nhà
Chọn ba thiết bị, ghi công suất, ước tính số giờ dùng mỗi ngày; lập bảng kWh/tháng và đề xuất cách sử dụng điện hợp lí.