- Vì dòng điện có thể thực hiện công và cung cấp nhiệt lượng [điện năng]
- VD: Điện năng chuyển hóa thành:
+ Cơ năng: quạt điện, máy bơm nước...
+ Nhiệt năng: nồi cơm điện, bàn là, bếp điện...
+ Quang năng: đèn sợi đốt [bóng đèn dây tóc], đèn LED, ...
- Công của dòng điện sản ra trong một đoạn mạch là số đo lượng điện mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
-Lượng điện năng sử dụng được đo bằng công tơ điện và chỉ số này cho biết lượng điện năng đã được sử dụng theo đơn vị 1kWh.
- Công thức công dòng điện
A = P.t = U.I.t
Giới thiệu bài học
Bài giảng Điện năng – Công của dòng điện sẽ giúp các em nắm được nội dung kiến thức:
- Dấu hiệu chứng tỏ dòng điện mang năng lượng
- Sự chuyển hóa của điện năng thành các dạng năng lượng khác nhau
- Định nghĩa và công thức tính công của dòng điện
Nội dung bài học
I. Tóm tắt lý thuyết trong bài giảng
1. Khái niệm điện năng
a. Một số dụng cụ điện
+ Máy khoan, máy bơm nước,...: Dòng điện \[ \to \] Công cơ học
+ Nồi cơm điện, mỏ hàn, bàn là,...: Dòng điện \[ \to \] Cung cấp nhiệt
Kết luận: Dòng điện có năng lượng vì nó có khả năng thực hiện công cũng như có thể làm thay đổi nhiệt năng của các vật.
Năng lượng của dòng điện được gọi là Điện năng
b. Sự chuyển hóa điện năng
Khi dụng cụ điện hoạt động đều biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác
+ Bóng đèn dây tóc: Điện năng \[ \to \] Năng lượng ánh sáng và Nhiệt năng
+ Nồi cơm điện, bàn là, bếp điện: Điện năng \[ \to \] Nhiệt năng và Năng lượng ánh sáng
+ Quạt điện, máy bơm: Điện năng \[ \to \] Cơ năng và Nhiệt năng
Theo mục đích sử dụng của thiết bị thì năng lượng mà điện năng chuyển hóa có thể là năng lượng có ích [chữ đỏ] và có thể là năng lượng vô ích [chữ xanh].
Như vậy: Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, trong đó có phần năng lượng có ích, có phần năng lượng vô ích.
* Hiệu suất:
Trong đó: Ai - năng lượng có ích chuyển hóa từ điện năng
Atp - toàn bộ điện năng
2. Công của dòng điện. Công thức - Cách đo
a. Công của dòng điện
Công của dòng điện sản ra ở 1 đoạn mạch là số đo lượng điện năng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác
* Công thức tính
Trong cơ học chúng ta đã được học công thức tính công suất:
Đối với mạch điện thì công thức trên vẫn đúng
Suy ra A = P.t mà P = U.I
Vậy nên A = U.I.t
Trong đó:
A - Công của dòng điện [J]
U - Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch [V]
I - Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch [A]
t - thời gian hoạt động của đoạn mạch [s] Theo đó ta có 1J = 1V.1A.1s
Ngoài ra A còn sử dụng đơn vị kW.h
1kW.h = 1000W.3600s = 3 600 000 J
b. Cách đo công
Theo công thức A = U.I.t thì có thể đo công A qua xác định các thông số U, I, t U - đo bằng vôn kế
I - đo bằng ampe kế
t - đo bằng đồng hồ thời gian
Thực tế công được đo bằng Công tơ điện [hay còn gọi là đồng hồ điện]:
+ Hoạt động: khi đoạn mạch tiêu thụ điện năng thì đĩa tròn ở công tơ quay và làm chỉ số của công tơ tăng lên. Chỉ số của công tơ tăng lên chính là công của dòng điện. Chỉ số này thường có đơn vị kW.h
+ Công tơ trong thực tế có hai loại: Công tơ cơ và Công tơ điện tử.
II. Ví dụ trong bài giảng
Câu 1: Tính điện năng tiêu thụ của một số dụng cụ điện trong gia đình.
- Đèn bàn công suất 40W dùng trong 3h
- Nồi cơm điện công suất 500W dùng trong 1h
- Bàn là công suất 1000W dùng trong 30 phút
Lời giải:
Áp dụng công thức A = P.t
Ta có:
\[{A_1} = \frac{{40}}{{1000}}.3 = 0,12\;kW.h\]
\[{A_2} = \frac{{500}}{{1000}}.1 = 0,5\;kW.h\]
\[{A_3} = \frac{{1000}}{{1000}}.\frac{{30}}{{60}} = 0,5\;kW.h\]
Câu 2: Một bếp điên hoạt động liên tục 2h ở 220V. Số chỉ của công tơ tăng thêm 1,5 số. Tính I?
Lời giải:
Số chỉ của công tơ tăng thêm 1,5 số nên
A = 1,5kW.h
Từ A = U.I.t \[ \Rightarrow I = \frac{A}{{U.t}} = \frac{{1,5}}{{\frac{{220}}{{1000}}.2}} = 3,41A\]
Câu 3: Dây tóc của bóng đèn khi thắp sáng là 484Ω. Tính công của dòng điện sản ra của bóng đèn trong 1h ở hiệu điện thế 220V
Lời giải:
Ta có A = P.t
mà \[P = \frac{{{U^2}}}{R}\] Suy ra \[A = \frac{{{U^2}}}{R}.t\]
Thay số \[A = \frac{{{{220}^2}}}{{484}}.[1.3600] = 360000\;J\]
Câu 4: Một máy bơm sử dụng đúng hiệu điện thế định mức 220V trong 45 phút tiêu thụ điện năng 2025kJ. Tính điện trở R?
Lời giải:
Áp dụng công thức \[A = \frac{{{U^2}}}{R}.t\]
Suy ra\[R = \frac{{{U^2}.t}}{A} = \frac{{{{220}^2}.45.60}}{{2025.1000}} = 64,53\Omega \]
Máy bơm nước là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài [cơ năng, điện năng, thủy năng,...] và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống.
Hiểu nôm na máy bơm nước là loại máy được sử dụng trong các hộ gia đình, nhà máy, xí nghiệp,... giúp vận chuyển nước từ nơi này đến nơi khác, tăng áp lực cho đường ống nước, cung cấp nước cho lò hơi, dự phòng cho hệ thống PCCC, bơm hóa chất,…
2Cấu tạo của máy bơm nước
Cấu tạo của máy bơm nước gồm hai phần chính: Động cơ điện và đầu bơm.
- Động cơ điện gồm:
- Vỏ động cơ: Bảo vệ các chi tiết bên trong của động cơ điện.
- Phần tĩnh [Stato]: Thành phần cơ bản của một động cơ điện.
- Trục quay [Rôto]: Truyền chuyển động qua đầu bơm.
- Quạt: Làm mát động cơ.
- Bạc đạn: Cố định vị trí của Rô to và cho phép Rô to xoay vòng.
- Bảng điện: Truyền điện năng vào trong động cơ.
- Đầu bơm gồm:
- Vỏ bơm: Thân bơm, bảo vệ bộ phận thủy lực của máy bơm.
- Cánh bơm: Tạo và định hướng chuyển động của nước bên trong máy bơm.
- Guồng bơm: Chuyển đổi năng lượng hoặc chuyển động do cánh bơm tạo ra thành áp năng.
- Phớt cơ học: Ngăn nước vào trong động cơ.
- Các gioăng tròn: Làm kín giữa các chi tiết của máy bơm.
3Nguyên lí hoạt động của máy bơm nước
Nguyên lí hoạt động: Máy bơm nước vận hành dựa trên nguyên lí chung là hút hết không khí ra khỏi 1 đường ống [tạo chân không] làm cho áp suất trong đường ống giảm về 0. Khi đó, áp suất khí quyển đè lên mặt nước, làm cho nước trong ống dâng lên.
Khi thân bơm và ống hút được cung cấp đầy đủ nước, máy sẽ hoạt động theo quá trình hút đẩy, quá trình hút đẩy này được diễn ra liên tục nhằm tạo ra dòng chảy không ngừng giúp vận chuyển nước.
4Khi nào cần dùng máy bơm nước
Máy bơm nước là loại máy không thể thiếu trong sinh hoạt gia đình, ứng dụng trong xây dựng, công tác phòng cháy chữa cháy,...
Ví dụ:
- Máy bơm chìm có công dụng hút nước thải xây dựng, hút nước thải trong các bể xử lý nước thải, hút bùn hố móng.
- Máy bơm tăng áp có công dụng tăng áp lực đường ống, nhất là các hệ thống nhà cao tầng.
- Máy bơm cấp nước dùng để cấp nước sinh hoạt, tuần hoàn nước từ bể này qua bể nước khác.
- Máy bơm PCCC có công dụng dùng để phòng và phản ứng kịp thời khi có hỏa hoạn xảy ra.
- Máy bơm bù áp dùng để bù áp cho các hệ thống nước, khi các hệ thống nước bị mất áp thì hệ thống bơm này sẽ có nhiệm vụ hoạt động để bù áp.
5Một số loại máy bơm nước phổ biến hiện nay
1. Máy bơm cánh quạt
Máy bơm cánh quạt là loại máy bơm hoạt động khi mô tơ làm quay cánh quạt, dưới tác dụng của module cánh quạt của bơm, nước được hút vào theo đường ống hút.
Thông thường nước được hút song song với trục bơm và thổi ra theo các hướng khác nhau. Tùy theo thiết kế của nhà sản xuất sẽ có các loại bơm khác nhau là bơm hướng trục, bơm dọc trục và bơm hỗn hợp.
2. Máy bơm khí nâng
Máy bơm khí nâng cũng được sử dụng để tạo dòng, phun nước. Bơm khí nâng cũng được hoạt động trên nguyên tắc khí được bơm xuống phần thân bơm dưới nước. Tại đây nó được pha trộn với nước tạo thành hỗn hợp khí + nước. Hỗn hợp này nhẹ hơn nước do đó được trào lên tạo thành dòng áp suất đưa nước lên qua thân bơm.
3. Máy bơm điện chìm
Máy bơm điện chìm là loại bơm ly tâm kết hợp. Điện năng truyền qua dây dẫn làm quay mô tơ. Nước được hút lên từ miệng hút nhờ lực hút từ cánh quạt của bơm ly tâm, sau khi vận chuyển qua thân bơm, nước được đưa qua ống đẩy bơm lên.
4. Máy bơm ly tâm
Máy bơm ly tâm chiếm đa số trên thị trường, dùng bơm nước trong gia đình hoặc sản xuất. Loại này hoạt động trên nguyên tắc lực ly tâm tạo ra nhờ sức quay của cánh bơm được dẫn động từ một mô tơ điện.
5. Máy bơm phun
Máy bơm nước loại bơm phun hoạt động trên nguyên tắc là dùng một bơm phụ hoặc khí nén tạo ra sự dịch chuyển ban đầu trong thân bơm. Sự dịch chuyển của dòng khí nén hay chất lỏng từ bơm phụ tạo ra vùng áp suất thấp phía sau thân bơm. Nhờ đó nước được vận chuyển qua thân bơm.
6. Máy bơm piston
Máy bơm nước dạng bơm piston là loại chuyên dụng trong sản xuất, hoạt động nhờ tạo lực hút và lực đẩy hoàn toàn dựa vào hành trình nén và xả của piston trong xi lanh.
Hy vọng với bài viết trên bạn có thể chọn mua cho gia đình một chiếc máy bơm phù hợp nhất!