I. CÔNG SUẤT LÀ GÌ?
Công suất là một đại lượng vật lý thường gặp ở những bài học liên quan đến Dòng điện xoay chiều, Động cơ hơi nước,... Công suất thể hiện tốc độ thực hiện một công trong một thời gian nhất định. Nói cách khác công suất là tốc độ tiêu hao năng lượng của một người, một vật trong một thời gian cho phép,
Đơn vị tính công suất là Watt (W). Đơn vị tính được đặt theo tên gọi của nhà Vật lý học James Walt - người đã phát minh ra động cơ hơi nước, mở đầu cho cuộc cách mạng công nghiệp. Khi muốn so sánh hai thiết bị điện hay động cơ mạnh hay yếu hơn, người ta sẽ chú ý đến đại lượng công suất.
II. TỔNG HỢP CÁC CÔNG THỨC TÍNH CÔNG SUẤT
Công thức tính chung
Dựa theo định nghĩa về công suất, cách tính đại lượng này được thực hiện theo công thức sau
P = A/t
Trong đó:
- P là công suất cần tính (W)
- A là công cơ học của vật cần tính trong thời gian t nhất định (J)
- t là thời gian thực hiện công (s)
Đơn vị công suất: 1KW = 1000W
1MW = 1000000W
Công thức tính công suất cơ
Nếu động cơ có sự xuất hiện của hệ số công suất, điện trở R thì công suất của động cơ được gọi là công suất có ích và được tính theo công thức sau:
P’ = P - △P = UIcosφ - I2R
Trong đó:
- P’ là công suất cơ
- R là điện trở
- cosφ là hệ số công suất
- φ là độ lệch pha giữa U và I
- U là điện áp
- I là cường độ dòng điện
Cách tính công suất điện
Công suất tiêu thụ điện năng trên một đoạn mạch thẳng được gọi là công suất điện. Công suất này được đo bằng trị số đoạn mạch tiêu thụ trong khoảng thời gian t cố định. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó cũng được gọi là công suất điện của mạch.
Công thức tính như sau:
Với mạch không có điện trở: P = A/t = U*I
Trong đó:
- U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu của đoạn mạch
- I (A) là cường độ dòng điện của mạch
- t là thời gian mạch tiêu thụ điện
Với mạch có điện trở R: P = I2*R = U2/R
Tính công suất nguồn điện
Tốc độ thực hiện công của nguồn điện được biểu hiện bằng đại lượng công suất của nguồn điện. Nói cách khác, công suất nguồn điện là công suất tiêu thụ điện năng toàn mạch được đo bằng công thực hiện của nguồn trong một đơn vị thời gian nhất định.
Công thức tính như sau: Png = Ang/t = ξ.I
Trong đó:
- ξ (V): suất điện động của nguồn
- t (A) là cường độ dòng điện khi chạy qua nguồn
Công thức tính công suất tỏa nhiệt
Tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua mạch được gọi là công suất tỏa nhiệt. Công suất này được tính bằng tỉ lệ giữa nhiệt lượng mà vật dẫn tỏa ra với thời gian sinh nhiệt.
Cách tính như sau: P = Q/t = R.I2
Trong đó:
- P (W) là công suất cần tính
- t (s) là thời gian tỏa nhiệt của vật dẫn
- I (A) là cường độ dòng điện chạy qua vật
- R (Ω) điện trở của dòng điện trong mạch
- Q (J) là nhiệt lượng mà vật dẫn tỏa ra (Q = R.I2.t)
Tính công suất máy thu điện
Máy thu điện có khả năng chuyển hóa điện năng thành cơ năng, hóa năng hoặc các dạng năng lượng khác không phải nội năng.
Để tính được công suất của máy thu điện, trước hết ta cần xác định công của máy thu. Công của máy thu được xác định bằng công thức: A = A’ + Q’ (trong đó A’ là điện năng cần chuyển hóa và Q’ là nhiệt lượng của máy thu điện)
Điện năng cần chuyển hóa (A’) sẽ tỉ lệ thuận với điện lượng truyền qua máy thu điện. Điện năng chuyển hóa được tính bằng: A′ = ξp.q = ξp.I.t
Với: ξp là suất phản điện đặc trưng cho sự biến đổi điện năng của máy
Máy thu điện có điện trở I = r.p nên phần điện năng khi chạy qua máy sẽ được chuyển thành nhiệt lượng và được xác định theo công thức sau: Q′ = rp.I2.t
Suy ra, công của máy được tính theo công thức: A = A′ + Q′ = ξp.I.t + rp.I2.t
Từ đó, ta có công suất của máy thu điện là: P = A/t = ξp.I + rp.I2
Trong đó:
- ξp.I là công suất có ích
- rp.I2 là công suất tỏa nhiệt
Cách tính công suất tiêu thụ điện 3 pha
Hầu hết các thiết bị điện đang được sử dụng trong cuộc sống hiện nay đều là những nguồn điện 3 pha. Công thức tính công suất nguồn điện này như sau:
P = U.I.cosφ = (U1 x I1 + U2 x I2 + U3I3).H
Trong đó:
- U là điện áp tương ứng trên mỗi tải
- I cường độ dòng điện tương ứng chạy qua mỗi tải
- cosφ là hệ số công suất trên mỗi tải
- H là thời gian tiêu thụ điện tính theo giờ
III. Ý NGHĨA CỦA CÁC CHỈ SỐ CÔNG SUẤT TRÊN THIẾT BỊ ĐIỆN
Mỗi thiết bị điện trong gia đình đều có các chỉ số về công suất hoặc công suất tiêu thụ được nhà sản xuất đính kèm trên sản phẩm. Chỉ số này thể hiện số W mà thiết bị sẽ sử dụng trong 1 giờ đồng hồ khi chúng hoạt động bình thường. Ví dụ, máy giặt có mức công suất là 130W, tức là thiết bị này sẽ sử dụng 130W điện trong vòng 1 giờ đồng hồ khi hoạt động ở trạng thái bình thường.
Ngoài chỉ số về W, nhiều thiết bị điện cũng được nhà sản xuất cung cấp chỉ số V. Ví dụ bóng đèn 220V - 30W. Ở đây, 220V có nghĩa là mức hiệu điện thế định mức phải đảm bảo 220V thì đèn sẽ sử dụng công suất tiêu thụ 30W một cách bình thường.
Dựa theo mức công suất này, người tiêu dùng các thiết bị điện cũng có thể tính toán được số điện tiêu thụ trong 1 tháng của chúng và số tiền phải trả cho thiết bị đó. Ví dụ: máy giặt một giờ đồng hồ sử dụng 130W, tương đương 0.13kW. Trong một ngày, nó sẽ tiêu thụ hết 0.13x24 = 3.12kW nếu sử dụng liên tục ở mức bình thường. Một tháng, máy giặt sẽ tốn 93.6 số điện.
Tuy nhiên, mức công suất của các thiết bị điện không hoàn toàn chính xác. Đặc biệt là với những đồ dùng đã sử dụng lâu ngày. Mức công suất tiêu thụ thực tế có thể cao hơn rất nhiều so với những gì nhà sản xuất ghi trên sản phẩm.
Vậy là bài viết này đã giúp bạn nắm được công thức tính công suất đầy đủ, chi tiết nhất. Dựa theo công thức này, bạn có thể dễ dàng tính toán công suất của một mạch điện. Hoặc chỉ đơn giản là tính lượng điện tiêu thụ của các thiết bị gia dụng trong gia đình cũng có thể áp dụng công thức tính tán này nhanh chóng.
