Các thiết bị điện gia dụng hầu hết đều ghi công suất hoạt động của sản phẩm. Thông số này sẽ cho chúng ta biết được lượng điện năng tiêu thụ trong tháng là bao nhiêu. Vậy làm thế nào để xác định được lượng điện năng tiêu thụ đó thì bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu về công thức tính điện năng tiêu thụ để dễ dàng tính toán lượng điện năng tiêu thụ.
Điện năng tiêu thụ là gì
Điện năng tiêu thụ là năng lượng điện được chuyển hóa thành công để dịch chuyển các điện tích trong mạch.
Công thức tính điện năng tiêu thụ của đoạn mạch
Xét đoạn mạch AB được nối với một nguồn điện, tạo ra một hiệu điện thế U. Khi đó sẽ sinh ra dòng điện dịch chuyển trên đoạn mạch này.
Khi dòng điện đi qua điện trở sẽ làm điện trở nóng lên, đoạn mạch này đã tiêu thụ năng lượng và chuyển hóa năng lượng thành nhiệt năng.
Nếu dòng điện có cường độ I thì sau khoảng thời gian t sẽ sinh ra một điện lượng q = I.t dịch chuyển trong mạch và thực hiện một công A.
Như vậy công thức tính điện năng tiêu thụ được xác định: A = U * |q| = U.I.t
Trong đó:
+ U: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (V)
+ I: Cường độ dòng điện không đổi trong đoạn mạch (A)
+ q: Lượng điện tích dịch chuyển trong mạch (C)
+ t: Thời gian điện lượng dịch chuyển trong mạch (s)
+ A: Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch (J)
Công thức tính điện năng tiêu thụ 3 pha trong gia đình
Để biết được cách tính công suất điện 3 pha trong các hộ gia đình thì chúng ta cần phải biết cách tích công suất tiêu thụ của thiết bị điện nào đó trong gia đình được sử dụng bởi nguồn điện gia đình.
Công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong nhà
Công thức tính 1 cách gần đúng của điện năng mà các thiết bị điện tiêu thụ
A = P * t
Trong đó:
+ A: điện năng của thiết bị tiêu thụ trong khoảng thời gian t (số điện)
+ P: công suất định mức được ghi trên thiết bị điện (W)
+ t: thời gian sử dụng điện (s)
1 số điện = 1KWh = 1000(W). 3600(s) = 3600000(J)
Ví dụ: Sản phẩm A sử dụng nguồn điện 3 pha trong gia đình, có công suất là 200kW hoạt động trong 1h thì điện năng tiêu thụ là A = 200 * 1 = 200 kWh
Công suất tiêu thụ của động cơ 3 pha
Trong đó:
+ H: Thời gian (giờ)
+ U: Điện áp (V)
+ I: Cường độ dòng điện (A)
+ P công suất tiêu thụ (kWh)
Công suất tiêu thụ của bóng đèn: P = U.I.H
Công suất động cơ 3 pha
Trong đó: 
hệ số công suất trên mỗi tải
Bài tập áp dụng
Bài tập 1: Có 1 bóng đèn công suất điện là 100W. Hãy tính lượng điện năng tiêu thụ trong thời gian 8 giờ.
Giải:
Ta có công thức
A = P.t = 100. 8. 3600 = 2,88.106 (J)
Bài tập 2: Tính toán về mức điện năng tiêu thụ, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R = 100Ω trong thời gian là 1h, biết rằng hiệu điện thế giữa 2 đầu của đoạn mạch là 100V.
Giải:
Theo định luật ôm cho đoạn mạch thì ta có: I = U / R = 100 / 100 = 1A
Vậy điện năng tiêu thụ của toàn đoạn mạch là:
A = U.I.t = 100.1.3600 = 36.104 (J)
Nhiệt lượng được tỏa ra trên điện trở R là :
Q=I2.R.t = 12.100.3600 = 36.104 (J)
Bài tập 3: Cho q bóng đèn dây tóc trên bóng đèn ghi 220V – 100W và 1 bàn là trên có ghi 220V – 1000W cùng mắc vào ổ điện 220V ở gia đình , cả 2 cùng hoạt động bình thường.
a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện trong đó bàn là kí hiệu như 1 điện trở và được tính như điện trở tương đương của đoạn mạch.
b) Tính điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun, đơn vị kilooat giờ.
Giải:
a) Để đèn cùng bàn là hoạt động bình thường khi mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V thì cả hai phải được mắc song song. Ta có sơ đồ mạch điện
Điện trở tương đương của đoạn mạch khi đèn với bàn là mắc song song nhau là:
Điện trở bóng đèn: Rđ = U2đ / Pđ = 2202 / 100 = 484 Ω
Điện trở bàn là: Rb = U2b / Pb = 2202 / 1000 = 48,4 Ω
Điện trở của toàn bộ đoạn mạch là:
Rt = Rđ.Rb / (Rđ + Rb) = 484.48,4 / (484 + 48,4) = 44 Ω
b) Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ tính theo đơn vị jun là
A = U.I.t = U2 .t / Rt. = 2202 . 1. 3600/ 44 = 3960000 J
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ tính theo đơn vị kilooat giờ là:
A = U.I.t = U2 .t / Rt. = 2202 .1/ 44 = 1100 Wh = 1,1 kWh
Bài tập 4: Trên nhãn 1 ấm điện ghi là 220V – 1000 W. Dùng ấm điện với hiệu điện thế 220V đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ là 250C. Tính thời gian đun nước ấm điện, biết rằng hiệu suất của ấm là 90%, và nhiệt dung riêng của nước là 4190 J (Kg.k)
Giải:
Ta có nhiệt lượng cần để cung cấp cho ấm đun sôi 2 lít nước là Q = c.m.(t2 – t1)
Điện năng tiêu thụ của ấm điện là A= Q / 90% = Pt
Từ công thức trên ta suy ra thời gian đun nước là:
T = 10.Q / 9.P = 100.c.m.(t2 – t1)/ 9.P ≈ 698 s= 11 phút 38 giây.
Bài tập 5: Tính điện năng tiêu thụ, và công suất của dòng điện khi dòng điện có cường độ là 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ. Cho biết hiệu điện thế giữa 2 đầu dây dẫn là 6V.
Giải:
Ta có điện năng tiêu thụ của đoạn mạch : A = U.I.t = 6.1.3600 = 21600 J
Công suất dòng điện của đoạn mạch :
P = U.I = 6.1 = 6 W
Qua một số công thức tính điện năng tiêu thụ được trình bày ở trên, chúng ta có thể xác định được lượng điện tiêu thụ của mỗi sản phẩm gia dụng trong gia đình, từ đó có thể giúp chúng ta tiết kiệm điện hàng tháng hay sử dụng điện một cách khoa học và hợp lí.
