Công suất là gì? Công suất được tính bằng đơn vị nào?

1. Công suất là gì?

Công suất là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện công của người hoặc máy trong một khoảng thời gian nhất định. Công suất càng lớn thì khả năng thực hiện công trong một kỳ càng lớn. Có thể hiểu đơn giản, công suất là thông số thể hiện khả năng tiêu thụ điện năng của thiết bị, hay mức tiêu tốn năng lượng của thiết bị trong một khoảng thời gian nhất định.

2. Công suất được tính bằng đơn vị nào?

Trong hệ đo lường quốc tế, công suất được đo lường bằng đơn vị watt, viết tắt là W. Đơn vị này được đặt theo tên của nhà phát minh người Scotland James Watt. 1 watt tương đương với lượng công được thực hiện khi một lực 1 newton tác dụng lên một vật thể trong một giây. Các đơn vị khác của công suất là kilowatt (kW), megawatt (MW) và microwatt (µW).

Ngoài ra, công suất còn được xác định bằng các đơn vị đo lường khác như mã lực (HP). Theo quy ước, 1 mã lực tương đương với 746 watt tại Anh và 736 watt tại Pháp. Trong lĩnh vực điện, công suất được đo lường bằng đơn vị kilovolt-ampere (KVA). 1 KVA tương đương với 1000 volt-ampere.

Công suất điện của một đoạn mạch là tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. Công thức được xác định bằng công thức sau:

P = A / t = U*I

Trong đó:

• A là năng lượng điện tiêu thụ (Jun / J).
• t là thời gian tiêu thụ năng lượng điện hay thời gian dòng điện chạy qua (giây / s).
• U là hiệu điện thế của dòng điện, ở 2 đầu đoạn mạch (Vôn / V).
• I là cường độ trung bình của dòng điện chạy qua mạch (Ampe / A).

Công thức tính công suất cơ

Chuyển động cơ học: P = (F x Δs)/Δt = F x v

Trong đó:

• P: Công suất
• F: Độ lớn lực tác dụng
• v: Vận tốc chuyển động
• Thời gian Δt và khoảng cách Δs

Đối với chuyển động tròn: P= (M x Δφ)/Δt = M x φ Trong đó:

• P: Công suất
• M: Tác dụng của mômen M
• φ (omega): tốc độ góc
• Thời gian Δt và góc quay Δφ

Công suất cơ giúp người dùng đánh giá được năng suất hoạt động của thiết bị máy móc. Dựa trên số liệu công suất cơ mà chúng ta có thể dễ dàng lựa chọn được loại máy móc phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Công suất điện 

• Mạch không điện trở: P = A/t = U x I
• Mạch có điện trở: P = I2 x R = U2/R

Trong đó:

• U: Điện thế hai đầu đoạn mạch (V)
• I: Cường độ của dòng điện chạy trong mạch (A)
• R: Độ lớn điện trở (Om)
• t: Thời gian (s)

3. Các bài tập vận dụng về công suất:

Ví dụ 1: Một động cơ thực hiện được một công A trong khoảng thời gian t. Công thực hiện được trong một đơn vị thời gian được gọi là: A. Công toàn phần B. Công có ích C. Công hao phí D. Công suất Lời giải: Đáp án: D Công của máy thực hiện trong một đơn vị thời gian gọi là công suất Ví dụ 2: Một máy cơ trong 1h sản sinh ra một công là 330kJ, vậy công suất của máy cơ đó là: A. P = 92,5W      B. P = 91,7W C. P = 90,2W      D. P = 97,5W Lời giải: Đáp án: B – Đổi: A = 333kJ = 333000J. 1h =3600s. – Theo công thức tính công suất của máy cơ:  Ví dụ 3: Một máy động cơ có công suất P = 75W, hoạt động trong t = 2h thì tổng công của máy cơ sinh ra là: A. 550 kJ      B. 530 kJ C. 540 kJ      D. 560 kJ Lời giải: Đáp án: C – Áp dụng công thức tính công suất:  – Công động cơ sinh ra trong 2 giờ là: A = P.t = 75. 7200 = 540000 (W) = 540 (kW) Ví dụ 4: Một máy cơ có công suất P = 160W, máy đã sinh ra công A= 720kJ. Vậy thời gian máy đã hoạt động là: A. 1 giờ B. 1 giờ 5 phút C. 1 giờ 10 phút D. 1 giờ 15 phút Lời giải: Đáp án: D – Đổi 720kJ = 720000J – Áp dụng công thức tính công suất: – Thời gian hoạt động của máy cơ là:  = 1 giờ 15 phút. Ví dụ 5: Người ta cần một động cơ sinh ra một công 360kJ trong 1 giờ 20 phút. Động cơ người ta cần lựa chọn có suất: A. P = 75 W      B. P = 80W C. P = 360W      D. P = 400W Lời giải: Đáp án: A – Công sinh ra là 360kJ = 360000J – Thời gian hoạt động 1 giờ 20phút = 4800s. – Công suất của máy cần dùng:  Ví dụ 6: Một máy bơm lớn dùng để bơm nước trong một ao, một giờ nó bơm được 1000m³ nước lên cao 2m. Biết trọng lượng riêng của nước là 10N/dm³. Biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m³. Công suất của máy bơm là: A. 5kW      B. 5200,2W C. 5555,6W      D. 5650W Lời giải: Đáp án: C – Đổi 1 giờ = 3600 giây – Trọng lượng của nước được bơm lên là: P = d.V = 10000.1000 = 10⁷ (N) – Chiều cao nước được bơm lên h = 2m. – Công do máy bơm sinh ra là: A = P.h = 10⁷. 2 = 2.107 (J) – Công suất của máy bơm:  Ví dụ 7: Người ta sử dụng một cần cẩu có công suất là 10kW để kéo một vật có khối lượng 1000kg lên cao 10m. Biết hiệu suất của cần cẩu là 80%. Vậy cẩu cần bao nhiêu thời gian để kéo vật lên? A. t = 2,5s      B. t = 3s C. t = 2s      D. t = 3,5s Lời giải: Đáp án: A – Trọng lượng của vật là: P = 10.m = 10.1000 = 10000 (N) – Chiều cao h=2m, công suất máy P = 10kW, hiệu suất H = 80%. – Công có ích để nâng vật lên cao 10m là: A_i = P.h = 10000.2 = 20000 (J) = 20 (kJ) – Công toàn phần để nâng vật lên cao 10m là: A = A_i : H = 20 : 0,8 = 25 (kJ) – Thời gian hoạt động của cần cẩu là:  Ví dụ 8: Một ô tô đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 45km/h. Biết lực cản của không khí và ma sát tác dụng lên ô tô là 200N. Công suất của động cơ ô tô lúc này là: A. P = 2kW      B. P = 2,5kW C. P = 4,5kW      D. P = 5kW Lời giải: – Ô tô đi trên đường với vận tốc 45km/h = 12,5m/s. ⇒ Trong thời gian 1 giây ô tô đi được 12,5m. – Do đang chuyển động đều nên lực cản của không khí và ma sát bằng lực kéo do động cơ sinh ra: ⇒ F_kéo = F_cản = 200N. – Công của động cơ sinh ra khi ô tô di chuyển 12,5m là: A = F.s = 200.12,5 = 2500 (J) – Đây là công động cơ ô tô sinh ra trong thời gian 1 giây ⇒ là công suất của động cơ ô tô. Ví dụ 9: Một đoàn tàu chuyển động thẳng đều trên đường ray với vận tốc V = 36km/h. Công suất của đầu máy là 50kW. Tính lực cản của ma sát và không khí F_c tác dụng lên đoàn tàu? Lời giải: – Đổi: 36km/h = 10m/s. 50kW = 50000W – Đoàn tàu chuyển động thẳng đều trên đường ray nên các lực tác dụng vào đoàn tàu cân bằng nhau: ⇒ Lực kéo bằng lực cản của ma sát và không khí: F_k = F_c . – Lực do đầu máy sinh ra trong 1 giây là: A = P.t = 50000.1 = 50000 (J) – Trong 1 giây đoàn tàu đi được 10m. Lực kéo của đầu máy là:  – Suy ra lực cản của ma sát và không khí Fc tác dụng lên đoàn tàu là: 5000N. Đáp số: 5000N Ví dụ 10: Người ta dùng một cần cẩu để nâng một thùng hàng khối lượng 2500kg lên độ cao 12m. Thời gian cần thiết để nâng vật lên đến độ cao 12m là 2 phút. Tính công suất của cần cẩu? Bỏ qua ma sát và các hao phí khác Lời giải: – Đổi: 2 phút = 120 giây – Trọng lượng của thùng hàng là : P = 10.m = 10.2500 = 25000 (N) – Công thực hiện được khi nâng thùng hàng lên độ cao 12m là: A = F.s = 25000.12 = 300000 (J ) = 300 (kJ) – Công suất của cần cẩu là:  Đáp số: 2,5kW Ví dụ 11: Trong thời gian 25 giây, một người công nhân dùng ròng rọc động để nâng một vật lên cao 7m với lực kéo ở đầu dây tự do là 160N. Hỏi người công nhân đó đã thực hiện một công suất bằng bao nhiêu? Lời giải: – Kéo một vật nặng lên cao nhờ ròng rọc động thì được lợi hai lần về lực nhưng lại thiệt hai lần về đường đi. – Vật được nâng lên cao 7m thì đầu dây tự do phải kéo đi một đoạn bằng 14m. – Công do người công nhân thực hiện được là: A = F.s = 160.14 = 2240 (J) – Công suất của người công nhân đó là:  Đáp số: 89,6W