Với Công thức tính hiệu suất của nguồn điện Vật lý lớp 11 chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng nhớ toàn bộ các công thức tính hiệu suất của nguồn điện từ đó biết cách làm bài tập Vật lý 11. Mời các bạn đón xem:

Công thức tính hiệu suất của nguồn điện - Vật lý lớp 11

1. Định nghĩa

Mạch điện một chiều đầy đủ gồm có nguồn điện, dây dẫn và các thiết bị tiêu thụ điện như điện trở hay bóng đèn. Phần đoạn mạch điện không chứa nguồn được gọi là mạch ngoài, phần đoạn mạch điện chỉ chứa nguồn gọi là mạch trong.

Ví dụ:

Nguồn điện bao giờ cũng có điện trở trong, vì vậy, khi có dòng điện chạy trong mạch thì điện năng do nguồn điện cung cấp sẽ được tiêu thụ ở cả mạch ngoài và ở mạch trong. Công của nguồn điện bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong. Trong đó, phần điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài là điện năng tiêu thụ có ích, phần điện năng tiêu thụ ở mạch trong là điện năng hao phí.

Hiệu suất của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho mức độ sử dụng hữu ích điện năng do nguồn điện cung cấp, được tính bằng tỉ số điện năng tiêu thụ có ích và công của nguồn điện, tính theo đơn vị phần trăm.

2. Công thức – Đơn vị đo

Công thức tính hiệu suất $\text{H=}\frac{{\text{A}}_{\text{ich}}}{{\text{A}}_{ng}}\text{=}\frac{\text{U.I.t}}{\text{ξ.I.t}}\text{=}\frac{\text{U}}{\text{ξ}}$

Trong đó:

+ H là hiệu suất của nguồn điện, có đơn vị %;

+ A_ich là điện năng tiêu thụ có ích, là điện năng tiêu thụ trên mạch ngoài, có đơn vị Jun (J);

+ A_ng là công của nguồn điện, có đơn vị Jun (J);

+ U là hiệu điện thế trên hai đầu mạch ngoài, có đơn vị vôn (V);

+ ξ là suất điện động của nguồn điện, có đơn vị vôn (V);

+ I là cường độ dòng điện trong toàn mạch, có đơn vị ampe (A);

+ t là thời gian dòng điện chạy trong mạch, có đơn vị giây (s).

3. Mở rộng

Sử dụng công thức tính công suất tiêu thụ điện P và công suất của nguồn, ta có thể tính được hiệu suất của nguồn như sau: $\mathrm{H}=\frac{U.I}{\xi .I}=\frac{\text{P}}{{\text{P}}_{ng}}$

Trong trường hợp mạch ngoài chỉ gồm điện trở R_N thì hiệu suất của nguồn còn được tính bằng công thức:

$\mathrm{H}=\frac{R_N}{R_N+r}$

Khi biết hiệu suất của nguồn ta có thể suy ra điện năng tiêu thụ có ích hoặc công của nguồn điện.

$\text{H=}\frac{{\text{A}}_{\text{ich}}}{{\text{A}}_{\text{ng}}}\Rightarrow {\text{A}}_{\text{ich}}{\text{=A}}_{\text{ng}}\text{.H}\Rightarrow {\text{A}}_{\text{ng}}\text{=}\frac{{\text{A}}_{\text{ich}}}{\text{H}}$

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Mắc một điện trở 14 Ω vào hai cực của một nguồn điện co điện trở trong là 1 Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V.

a) Tính cường độ dòng điện trong mạch và suất điện động của nguồn.

b) Tính hiệu suất của nguồn điện.

Bài giải:

a) Áp dụng định luật Ôm cho mạch ngoài, cường độ dòng điện là:

$\text{I = }\frac{\text{U}}{\text{R}}=\frac{\text{8,4}}{\text{14}}{\text{ = 0,6}}_{}\text{(A)}$

Suất điện động của nguồn điện là: ξ = I. (R + r) = 0,6. (14 + 1) = 9 (V)

b) Hiệu suất của nguồn điện là:

$\text{H = }\frac{\text{U}}{\text{ξ}}=\frac{\mathrm{8,4}}{9}=\mathrm{0,933}=\mathrm{93,3}\%$

Bài 2: Một acquy có suất điện động 2V, điện trở trong r = 1 Ω, và cứ mỗi giây nó chuyển một điện lượng 2,4 C từ cực âm sang cực dương của nguồn.

a) Tính điện năng mà acquy cung cấp trong một giờ.

b) Nối hai cực acquy với một điện trở R = 9 Ω thì công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là bao nhiêu? Tính hiệu suất của acquy.

Bài giải:

a) Điện năng của acquy cung cấp trong một giờ là: A_ng = q.ξ = 2,4 . 2 = 4,8 J

b) Khi nối hai cực acquy với điện trở 9 Ω thì cường độ dòng điện trong mạch là:

$\text{I=}\frac{\text{ξ}}{\text{r+R}}\text{=}\frac{\text{2}}{\text{1+9}}{\text{= 0,2}}_{}\text{(A)}$

Công suất tiêu thụ của mạch ngoài là: P = R.I² = 9.0,2² = 0,36  (W)

Công suất của nguồn là: P_ng = I.ξ = 0,2.2 = 0,4 (W)

Hiệu suất của nguồn là:

$$\begin{gathered} H=\frac{A_{ich}}{A_{ng}}=\frac{\text{P}}{{\text{P}}_{\text{ng}}} \\ =\frac{\mathrm{0,36}}{\mathrm{0,4}}=\mathrm{0,9}=90\% \end{gathered}$$

Bài 3: Một nguồn điện có suất điện động 12 V và điện trở trong 2 W. Nối điện trở R vào hai cực của nguồn điện thành mạch kín thì công suất tiêu thụ trên điện trở R bằng 16 W. Tính giá trị của điện trở R và hiệu suất của nguồn.

Bài giải:

Công suất tiêu thụ trên điện trở R là:

P = I²R = ($\frac{\xi }{R+r}$)²R

ð 16 =$\frac{{\text{12}}^{\text{2}}}{{\text{R}}^{\text{2}}\text{+4R+4}}$R

ð R² - 5R + 4 = 0

ð R = R₁ = 4 W hoặc R = R₂ = 1 W.

Khi R = R₁ = 4 Ω thì H =$\frac{{\text{R}}_1}{{\text{R}}_1\text{+r}}$= 67%

Khi R = R₂ = 1 W thì H =$\frac{{\text{R}}_2}{{\text{R}}_2\text{+r}}$= 33%.

Xem thêm tổng hợp công thức môn Vật lý lớp 11 đầy đủ và chi tiết khác:

Công thức tính lực tĩnh điện hay nhất | Cách tính lực tĩnh điện

Công thức định luật Cu-lông hay nhất | Cách làm bài tập định luật Cu-lông

Công thức lực tương tác giữa hai điện tích điểm hay nhất | Cách tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm

Công thức tính cường độ điện trường hay nhất | Cách tính cường độ điện trường

Công thức tính cường độ điện trường tổng hợp hay nhất | Cách tính cường độ điện trường tổng hợp

Công thức tính cường độ điện trường tại trung điểm hay nhất | Cách tính cường độ điện trường tại trung điểm

Công thức tính cường độ điện trường giữa hai bản tụ hay nhất | Cách tính cường độ điện trường giữa hai bản tụ

Công thức tính cường độ điện trường gây ra bởi điện tích q hay nhất | Cách tính cường độ điện trường gây ra bởi điện tích q

Công thức tính công của lực điện hay nhất | Cách tính công của lực điện

Công thức tính thế năng của điện tích hay nhất | Cách tính thế năng của điện tích

Công thức tính điện thế hay nhất | Cách tính điện thế

Công thức tính hiệu điện thế hay nhất | Cách tính hiệu điện thế

Công thức tính tụ điện hay nhất | Cách tính tụ điện

Công thức tính tụ điện mắc nối tiếp hay nhất | Cách tính tụ điện mắc nối tiếp

Công thức tính tụ điện mắc song song hay nhất | Cách tính tụ điện mắc song song

Công thức tính năng lượng tụ điện hay nhất | Cách tính năng lượng tụ điện

Công thức tính cường độ dòng điện

Công thức tính suất điện động

Công thức tính điện năng hao phí trong nguồn điện có điện trở trong

Công thức tính điện năng tiêu thụ

Công thức tính công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

Công thức tính công của nguồn điện

Công thức tính công suất của nguồn điện

Công thức định luật Jun – Len xơ

Công thức tính hiệu suất của nguồn điện

Công thức tính hiệu suất ấm điện, bếp điện khi đun nước

Công thức định luật ôm cho toàn mạch

Công thức tính cường độ dòng điện khi đoản mạch

Công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn

Công thức tính số pin của bộ nguồn

Công thức tính điện trở suất

Công thức định luật Faraday

Công thức tính đương lượng điện hóa

Công thức tính khối lượng vật được giải phóng

Công thức tính lực từ

Công thức tính cảm ứng từ

Công thức tính cảm ứng từ tổng hợp

Công thức tính cảm ứng từ tại tâm vòng dây

Công thức tính từ trường của dòng điện

Công thức tính lực Lorenxơ

Công thức tính bán kính quỹ đạo của electron

Công thức tính từ thông

Công thức tính từ thông cực đại

Công thức tính suất điện động cảm ứng

Công thức tính từ thông riêng

Công thức tính độ tự cảm của ống dây

Công thức tính suất điện động tự cảm

Công thức tính năng lượng từ trường của ống dây