công thức tính công suất có lẽ là một trong những phần kiến thức trọng tâm của Vật lí, nó còn xuất hiện từ lớp 8 tới tận lớp 12 và sẽ có trong đề thi THPT quốc gia. Vì vậy, các bạn học sinh cần học kĩ phần này, nắm vững được kiến thức cơ bản về công suất. Vậy công suất là gì? Công thức tính công suất như thế nào? Những công thức mở rộng từ công thức tính công suất? Tài Liệu Học Tập sẽ tổng hợp toàn bộ những kiến thức cần thiết về công suất trong bài viết này.
1. Định nghĩa công suất, các công thức tính công suất
1.1. Định nghĩa
Công suất (ký hiệu là P – theo tiếng Latinh là Potestas) là một đại lượng cho biết công được thực hiện hay năng lượng biến đổi trong một khoảng thời gian t (Δt).
1.2. Đơn vị của công suất
Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo công suất được suy định là Watt (viết tắt là W), được lấy tên theo James Watt.
1 Watt = 1 J/s
Các đơn vị đo các công suất nhỏ hay lớn hơn như mW, MW, KW: 1KW = 1000 W ; 1MW = 1 000 000 W
Một đơn vị đo công suất hay gặp khác dùng để chỉ công suất động cơ là mã lực (viết tắt là HP):
1 HP = 0,746 kW tại Anh
1 HP = 0,736 kW tại Pháp
Trong truyền tải điện, đơn vị đo công suất hay dùng là KVA (Kilo Volt Ampe):
1 KVA = 1000 VA
1.3. Công thức tính công suất
Công thức tính công suất như sau:
P = A / t
Trong đó:
+ P là công suất (Jun/giây (J/s) hoặc Watt (W)).
+ A là công thực hiện (N.m hoặc J).
+ t là thời gian thực hiện công (s).
1.4. Công thức tính công suất cơ
– Đối với chuyển động đều, có thời gian Δt và khoảng cách Δs, chuyển động với vận tốc v dưới tác dụng của lực F thì công suất P được tính bằng công thức dưới đây:
– Đối với chuyển động quay, có thời gian Δt và góc quay Δφ, vận tốc góc w dưới tác dụng của mômen M thì công suất P được tính bằng công thức:
1.5. Công thức tính Công suất điện
Công suất điện tức thời p(t) = u(t) . i(t) với u, i là những giá trị tức thời của hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
Nếu u và i không thay đổi theo thời gian (dòng điện không đổi) thì P = U . I
Có ba loại công suất trong điện xoay chiều:
+ Công suất hiệu dụng P.
+ Công suất hư kháng Q.
+ Công suất biểu kiến S, với S = P + iQ (i: đơn vị số ảo) hay S2=P2+Q2
1.6. Công thức tính công suất tiêu thụ
Công suất tiêu thụ là đại lượng đặc trưng của tốc độ tiêu thụ trên mạch điện nguồn điện nay. Công suất tiêu thụ ký hiệu là P.
Công suất 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.
Công thức P tiêu thụ như sau:
Trong 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.
Nếu bạn để ý trên các thiết bị đồ dùng điện trong nhà bạn sẽ có các thông số như công suất tiêu thị, hiệu điện thế,… Từ đó bạn có thể dễ dàng áp dụng các công thức đã học để tính toán điện năng tiêu thụ của thiết bị đó. Qua đó, giúp điều chỉnh thời gian dùng cho phù hợp hoặc chọn mua các thiết bị điện vừa với nhu cầu và tài chính gia đình để tiết kiệm điện hơn.
1.7. Công thức tính công suất dòng điện
Công thức:
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).
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: Áp dụng theo công thức: P = H x (U1.I1 + U2.I2 + U3.I3). 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.
Xem thêm: Tổng hợp công thức vật lý 12
2. Bài tập vận dụng công thức tính công suất
Bài tập 1: Một bàn là được sử dụng đúng với hiệu điện thế định mức là 220V trong 30 phút thì tiêu thụ một lượng điện năng là 1440 kJ. Hãy tính:
a) Công suất điện của bàn là.
b) Điện trở của bàn là và dòng điện chạy qua nó khi đó.
Hướng dẫn cách giải:
a) Công suất điện tiêu thụ của bàn là:
b) Cường độ dòng điện qua bànkhi đó là:
Điện trở của bàn là:
Bài tập 2: Một bếp điện được sử dụng liên tục trong 1,8 giờ ở hiệu điện thế 220V, khi đó số chỉ công tơ điện tăng thêm 2,4 số.
a) Tính điện năng mà bếp điện sử dụng, công suất của bếp điện và cường độ dòng điện chạy qua bếp trong thời gian nói trên.
b) Giả sử 1 số điện có giá là 2000 VNĐ thì số tiền phải trả khi dùng bếp trên mỗi ngày 1,8 giờ trong thời gian 1 tháng (30 ngày) là bao nhiêu?
Hướng dẫn cách giải:
a) Điện năng mà bếp tiêu thụ: A = 2,4 số = 2,4 kW.h
+ Công suất của bếp: 
+ Cường độ dòng điện qua bếp:
b) Số điện mà bếp đã tiêu thụ là: n = 2,4.30 = 72 số
+ Số tiền điện phải trả: 72.2000 = 144.000 VNĐ
Tóm lại, các bạn cần phải nắm được công thức tính công suất, công suất cơ, công suất điện, công suất tiêu thụ, tránh nhầm lẫn các công thức với nhau. Và quan trọng hãy chăm chỉ làm các dạng bài tập liên quan đến công suất để ghi nhớ công thức dễ hơn và hiểu được các trường hợp cần áp dụng công thức nào cho đúng. Chúc các bạn học tập tốt môn Vật lý và đạt được kết quả như kỳ vọng nhé!
Xem thêm: Công thức tính vận tốc
Đừng quên tham gia group Tài Liệu Học Tập để lấy đề thi và tài liệu các bạn nhé !
Discussion about this post