Trước khi nói về các công thức tính điện trở, hãy nói sâu xa hơn về cách vận hành của dòng điện cũng như khái niệm của trở kháng.
1.1. Dòng điện hoạt động thế nào?
Theo kiến thức căn bản thì dòng điện chạy trong vật liệu bao gồm chuyển động của các electron [hạt mang điện hay còn gọi là điện tử] theo một chiều hướng. Trong mỗi vật liệu lại có các điện tử tự do chuyển động ngẫu nhiên theo cấu trúc của nó.
Trong khi những chuyển động này diễn ra ngẫu nhiên thì không xuất hiện dòng điện, do số lượng hạt chuyển động đi ngược chiều bằng nhau. Lúc này, nếu một thế năng tác động lên chúng theo một hướng cụ thể thì dòng điện mới xuất hiện và chạy qua vật liệu.
Xem thêm: Bí quyết học khoa học lớp 5 hiệu quả học sinh tiểu học nên biết
Trở kháng là lực gây nên cản trở dòng chảy electron trong vật liệu dẫn điện, ngược lại với tác dụng của dây dẫn điện. Công suất tiêu thụ, hay còn gọi là tốc độ dòng điện trong sự kết nối giữa hai thiết bị đầu cuối là sự tích hợp của hai yếu tố này.
Trong trường hợp đặt hai vật dẫn khác nhau trong cùng một đoạn mạch thì cường độ dòng điện chạy qua mỗi vật có thể khác nhau. Để lý giải cho hiện tượng về điện trong Vật lý này:
- Đầu tiên chính là sự dễ dàng mà các hạt electron [điện tử hay còn gọi là hạt tích điện] có thể luân chuyển trong cấu trúc của vật liệu. Nếu các điện tử có mối liên kết chặt chẽ với mạng tinh thể, sẽ rất khó khăn để kéo chúng tự do, qua đó có thể kéo sự di chuyển của các điện tử theo một chiều hướng cụ thể.
- Một yếu tố khác tác động đến điện trở của một vật liệu chính là chiều dài của nó. Độ dài của vật càng ngắn thì sức cản trở dòng điện tổng thể càng thấp.
- Thêm một yếu tố nữa liên quan chính là diện tích mặt cắt ngang của vật. Diện tích này càng rộng thì điện trở càng thấp vì có nhiều diện tích mà dòng điện có thể thoải mái di chuyển.
Trong hầu hết các tình huống, dây dẫn được yêu cầu mang dòng điện với điện trở nhỏ nhất có thể, để công suất điện được tối ưu nhất. So sánh giữa các chất liệu, đồng được sử dụng rộng rãi vì dòng điện chạy dễ dàng và mạnh mẽ trong cấu trúc của nó. Tuy nhiên, vật liệu, dây dẫn cũng cần được thiết kế một cách hợp lý để tạo ra sự an toàn, tránh quá tải, cháy nổ.
Trong một số trường hợp, nếu dòng điện quá lớn, để kiểm soát cần phải tạo các phần tử chống lại dòng điện. Những vật này chính là điện trở và chúng phải được làm từ các vật liệu không dẫn điện.
Xem thêm: Cách sử dụng máy tính Casio Fx 570ms
2. Định nghĩa của điện trở và các công thức tính điện trở
Tiếp theo, chúng tay hãy cùng đi thẳng vào vấn đề mà các bạn đang vướng mắc chính là điện trở, cũng như các công thức tính điện trở để phục vụ cho việc làm bài tập Vật lý.
Điện trở [Resistor], ký hiệu trong vật lý là chữ R, là một linh kiện điện tử có tác dụng ngăn cản cường độ của dòng điện. Để đo lường sự cản trở này, Georg Ohm là nhà vật lý học người Đức đã tạo ra định luật Ohm, và đây là nghiên cứu đã khai sáng cho ngành điện toàn thế giới.
Các bạn học sinh chắc hẳn không còn quá xa lạ với lý thuyết này trên trường phải không? Nội dung của định luật Ohm chính là cường độ dòng điện đi qua 2 đầu của vật dẫn điện luôn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa 2 điểm đó. Với vật dẫn điện có chỉ số điện trở R là một hằng số, có công thức sau: I = V/R. Trong đó, I là cường độ dòng điện có đơn vị là Ampe [A], còn V là hiệu điện thế với đơn vị là Vôn [V], và R có đơn vị là Ohm [Ω].
Một trong các công thức tính điện trở khác cũng cần lưu ý công thức tính công suất tiêu thụ của điện trở P, đơn vị là Watt [W]. Công suất này có giá trị bằng tích của cường độ dòng điện với hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở: P = I × V
Ngoài ra, bằng việc kết hợp hai công thức bên trên, ta hoàn toàn có thể suy ra rằng công suất P còn bằng với bình phương cường độ dòng điện nhân với điện trở, hoặc bằng thương của bình phương hiệu điện thế chia cho điện trở: P = I 2 × R = V 2 / R.
Xem thêm: Các công thức tính thể tích tứ diện
2.2. Các công thức tính điện trở áp dụng vào bài tập
Đối với các mạch điện, tồn tại hai hình thức mắc nối điện trở, đó là song song và nối tiếp, tùy thuộc vào tính chất của mạch. Dù có như thế nào thì cách áp dụng các công thức tính điện trở vẫn rất đơn giản và chỉ làm theo nguyên tắc nhất định là đã có thể dễ dàng làm được bài. Trong đây, các bạn hãy xem những công thức ở ảnh bên dưới để hiểu rõ hơn về tính chất của các mạch nhé.
Trong ảnh, các bạn có thể thấy được mối liên hệ giữa điện thế, và cường độ dòng điện của từng điện trở với nhau, cũng như tác động của chúng đến toàn mạch điện.
Với các công thức tính điện trở này, các bạn nên thực hành luôn vào các bài tập để có thể nắm rõ kiến thức thật nhanh và tốt hơn nhé.
Xem thêm: Các dạng bài tập về vectơ lớp 10
2.3. Mã màu của các điện trở
Khái niệm này có vẻ tương đối mới mẻ với những bạn chỉ mới làm quen với các công thức tính điện trở, cũng như mới học Vật lý ở trình độ Trung học cơ sở hay Trung học phổ thông. Tuy nhiên, nếu bạn yêu thích bộ môn này và muốn thực hành, làm thí nghiệm, thì hiểu biết về vấn đề này là không thể thiếu. Đặc biệt, khi bạn học những ngành kỹ thuật ở trên trường Đại học, tiếp xúc với các công thức tính điện trở và loại điện trở theo màu là chuyện thường nhật.
Những điện trở này thường có hình dạng như nhau, khá nhỏ nhắn. Để phân biệt giá trị của chúng, người ta sẽ vẽ lên đó những dải màu, mỗi màu sẽ tượng trưng cho những giá trị khác nhau của điện trở. Giải thích cho điều này, họ sản xuất hàng triệu điện trở khác nhau với các giá trị có độ lớn khả thi, như vậy thì áp dụng bảng màu sẽ khoa học và dễ kiểm soát hơn. Chắc hẳn nhiều bạn sẽ thắc mắc sao không in số luôn trên điện trở cho dễ đọc, thì điều này không khả thi. Vì điện trở khá nhỏ, đôi khi việc in lên những số quá dài, quá bé còn gây khó khăn trong việc quan sát hơn nhiều.
Những mã màu này được áp dụng theo quy chuẩn quốc tế, vậy nên bạn hãy nên làm quen dần với nó. Biết đâu sau này, bạn trở thành chuyên gia vật lý, được đi ra nước ngoài làm việc, hay làm sinh viên trao đổi du học, thì những kiến thức này không bao giờ thừa thãi đâu!
Với những kiến thức về các công thức tính điện trở mà timviec365.vn chia sẻ tới bạn, mong các bạn có thể dễ dàng đối phó với các bài tập Vật lý trên lớp nhé!
Phương pháp làm bài tập Vật lý
Vật lý là một trong những môn học tuy tương đối phức tạp nhưng lại có những liên hệ thực tiễn với đời sống. Chính vì thế, để học tốt bộ môn này, học sinh được đòi hỏi phải có sự nghiên cứu, tìm tòi về nó. Nếu bạn vẫn chưa tìm được phương pháp làm bài tập Vật lý hiệu quả, hãy truy cập ngay đường link bên dưới nhé!
Phương pháp làm bài tập Vật lý
Trước khi lắp điện mặt trời thì ngoài việc mục đích bán điện cho EVN thì chúng ta còn có mục đích khác như giảm tiền điện cho gia đình hàng tháng. Vậy làm thế nào để biết cần lắp hệ thống điện mặt trời bao nhiêu kwp, để nắm rõ điều này bạn cần phải biết gia đình bạn sử dụng những thiét bị gì, công suất tiêu thụ điện của thiết bị ra sao.
Trong từng thiết bị điện của gia đình đều ghi thông số kỹ thuật có thể kể đến như công suất điện tiêu thụ, công suất… Trên thực tế, không phải người nào cũng hiểu rõ về các thông số này. Vậy công thức tính công suất điện tiêu thụ tính như thế nào? Cùng tìm hiểu về điều này qua bài chia sẻ dưới đây của chúng tôi.
Công suất tiêu thụ có lẽ là thuật ngữ mà nhiều người tìm kiếm, quan tâm nhất. Hiểu đơn giản, đây chính là đại lượng đặc trưng của tốc độ tiêu thụ trên mạch điện nguồn điện nay. Loại này có ký hiệu là P.
Theo cách tính, công thức tiêu thụ đoạn mạch bằng trị số điện đoạn mạch tiêu thụ trên đơn vị thời gian. Ngoài ra, bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với mức cường độ của dòng điện chạy trên đoạn mạch đó.
Khi đã nắm rõ khái niệm về công suất tiêu thụ, người dùng cần tìm hiểu thêm về công thức tính cụ thể công suất tiêu thụ. Sau đây là một vài cách cơ bản bạn cần biết:
Công thức là P = UIcosφ = U.Icos[φu– φi]. Trong đó:
- U: Kí hiệu điện áp hiệu dụng hai đầu mạch của điện xoay chiều [V].
- P: Công suất mạch điện xoay chiều [W].
- cos φ: Kí hiệu hệ số công suất đoạn mạch xoay chiều.
- I: cường độ của hiệu dụng trong mạch xoay chiều [A].
Qua đây, người dùng biết điện năng tiêu thụ mạch điện xoay chiều tương tự mạch điện của dòng không đổi. Công thức để thực hiện cách tính này đó là W = P.t. Theo đó:
- P [W]: công suất mạch điện.
- W [J]: công của mạch điện [điện năng tiêu thụ].
- t [s]: thời gian dùng điện.
Để đo lượng điện năng tất cả thiết bị tiêu thụ thường dùng công tơ điện. Điện năng tiêu thụ lúc này được tính với đơn vị kWh. Cụ thể một số điện tương đương 1kWh = 3 600 000 [J] = [1000W x 3600 s].
Công thức tính cụ thể như sau: P = U.I = A/t. Theo đó:
- A [J]: Điện năng tiêu thụ.
- P [W]: Công suất tiêu thụ.
- U [V]: Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch.
- T [s]: Thời gian.
Theo các thông số về công suất tiêu thụ được ghi trên đồ dùng, bạn có thể tính công suất điện tiêu thụ của thiết bị đó. Qua đây, người dùng chọn được thiết bị hợp nhu cầu dùng điện của đơn vị sản xuất, gia đình để phân bổ kế hoạch phù hợp.
Với dòng điện ba pha, công thức tính điện tiêu thụ khác. Đối với các dòng máy công nghiệp lớn như máy rửa bát, máy giặt công nghiệp, máy nén khí, máy hút bụi… thường sử dụng dòng điện ba pha. Nguyên nhân là vì lượng tiêu thụ điện của máy này vô cùng lớn. Có hai cách với hai công thức bạn cần biết chính là:
Cách 1: P = U.I.cosφ. Trong đó:
- cosφ: Hệ số công suất trên từng tải.
- I: Cường độ của dòng điện hiệu dụng trên mỗi tải.
Cách 2: Thực hiện theo công thức: P = H x [U1xI1 + U2xI2 + U3I3]. Trong đó:
- U: Điện áp.
- H: Thời gian tính theo giờ.
- I: Dòng điện.
Công thứ bóng đèn tiêu thụ là P=U x H x I.
Sau đây là một vài cách tính công suất cho một số thiết bị tiêu thụ thông dụng nhất của doanh nghiệp, gia đình. Người dùng có thể tham khảo thông tin sau để nắm rõ về cách tính điện năng gia đình mình.
Công suất thông thường của máy rửa cho xe ô tô sẽ ở mức 1200W – 1800W. Riêng dòng áp lực cao dao động 2200W – 7500W. Với một tiếng liên tục dùng máy, thiết bị tiêu thụ hết 1,2 – 7,5 số điện.
Trên thị trường hiện có các công suất là 1000W – 3000W. Như vậy, trong khoảng một tiếng thiết bị liên tục làm việc tiêu thụ hết khoảng 1 – 3 số điện [tương đương 1kWh – 3kWh].
Có hai loại khác nhau đó là:
- 12000 BTU công suất 1500W.
- 9000 BTU công suất khoảng 800W – 850W.
Mỗi giờ điều hòa hoạt động tiêu thụ số điện khoảng 0,8 – 1,5.
Ví Dụ: 1 Gia đình sử dụng 1 tháng hết 700.000 đ – 1.200.000 đ giả sử gia đình này sử dụng 50% vào ban ngày và 50% vào buổi tối hoặc. + với số tiền như thế giá điện sẽ rơi vào khoảng 2800 đ – 3000 đ 1Kw điện [ký điện]. lấy tổng số tiền chia cho 2800 đ sẽ ra được sản lượng điện tiêu thụ 1 tháng là: 250kw – 430KW…. Chúng ta sẽ lấy con số 430KW điện sẽ được sử dụng 1 tháng vì nhu cầu sử dụng càng ngày càng nhiều, con số luôn tăng dù chúng ta cố gắng tiết kiệm. Và 1 điều quan trọng hơn nữa là GIÁ ĐIỆN ngày càng tăng, và tăng càng cao khi sử dụng điện càng nhiều. Với 430 kw 1 tháng thì 1 ngày sử dụng khoảng 15kw điện, trung bình 1 ngày dùng 15 – 16 Số điện.
Với 430 Kw/ tháng tương đương 15kw/ngày thì đầu tư công suất bao nhiêu? thời gian thu hồi vốn là bao nhiêu năm?
- Ở Miền Nam quy định hệ số giờ nắng để tạo ra điện là 3-5h nắng thực thế trung bình là từ 4.5 h nắng trở lên, có những ngày được tới 6h nắng. Vậy Chúng ta sẽ lấy 15 chia cho 4.5 giờ nắng là ra công suất đầu tư, ở đây ra công suất đầu tư là: 3.3 KWP. hoặc có thể đầu tư hơn đến 5KW vì dư điện có thể bán lấy tiền [430:30 ngày = 15Kw, 15:4.5 giờ nắng = 3.3kw]
- Với công suất 3.3 kw những này nắng tốt ở TPHCM thì 1 ngày sẽ tạo ra 15 – 19 KW điện [kg điện]. Hiện tại giá điện nhà nước đang mua vào là 2086 đ 1KW như vậy 1 tháng thu nhập của khách hàng là từ : 938.700 đ – 1.189.000 đ. Nhưng nếu nhân với giá phải trả thực tế nếu không có điện mặt trời VD là 2800 đ 1 số thì tổng thu nhập là 15×2.800 = 1.305.000 đ. Với thu nhập như thế này khoảng 5 năm tổng số tiền thu về là: 78.300.000 đ
- Vậy 1 hệ thống công suất 3.3kw khi chúng ta đầu tư sẽ mất 05 năm để hoàn lại số tiền ban đầu bỏ ra, còn lại sau đó là lợi nhuận của chúng ta [ từ 10 -20 năm thu lợi nhuận]. Để đảm bảo được sự hoạt động ổn định của hệ thống chúng ta cần Chú ý chọn thiết bị cho hệ thống điện năng lượng mặt trời và Công Ty lắp đặt điện mặt trời. Công nghệ tấm pin đang sử dụng liên quan tới giá thành, nếu bạn chọn tấm pin công nghệ cũ thì giá rẻ và hiệu suất thấp.
Nguồn chi tiết mời bạn đọc bài viết của GPsolar: CÁCH TÍNH CÔNG SUẤT MỘT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI THEO LƯỢNG ĐIỆN TIÊU THỤ HÀNG THÁNG
Trên đây là thông tin cần biết về công thức tính công suất điện tiêu thụ. Bạn có thể tự tính mức này theo công thức này để điều chỉnh mức tiêu thụ điện trong gia đình nhà mình.