a) Tính năng lượng điện tiêu thụ trong 5 giờ

• Đổi công suất: \(P = 60\text{ W} = 0,06\text{ kW}\).
• Năng lượng tiêu thụ tính theo đơn vị Jun (J):
  \(A=P\cdot t=60\text{\ W}\cdot (5\cdot 3600\text{\ s})=\mathbf{1.080.000}\text{\ J}\ \text{(hoc\ }1,08\text{\ MJ)}\)
• Năng lượng tiêu thụ tính theo đơn vị số điện (kWh):
  \(A=0,06\text{\ kW}\cdot 5\text{\ h}=\mathbf{0,3}\text{\ kWh}\)

b) Tính số tiền điện phải trả trong 30 ngày

• Tổng điện năng tiêu thụ trong 30 ngày:
  \(A_{total}=0,3\text{\ kWh/ngày}\cdot 30\text{\ ngày}=9\text{\ kWh}\)
• Số tiền điện phải trả:
  \(\text{Tin\ đin}=9\text{\ kWh}\cdot 3000\text{\ đng/kWh}=\mathbf{27.000}\text{\ đng}\)

a) Định nghĩa, công thức và tính điện lượng

• Định nghĩa: Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện, được đo bằng thương số giữa điện lượng \(\Delta q\) dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian \(\Delta t\) và khoảng thời gian đó.
• Công thức: \(I = \frac{\Delta q}{\Delta t} \implies \Delta q = I \cdot \Delta t\)
• Tính điện lượng: \(\Delta q = 3\text{ A} \cdot 2\text{ s} = \mathbf{6\text{ C}}\).

b) Giải thích

• Cường độ dòng điện đại diện cho mật độ điện tích di chuyển qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian. Khi hạt mang điện dịch chuyển càng nhiều và càng nhanh (cường độ lớn), các tác dụng điện (như nhiệt, phát sáng, từ) biểu hiện càng mạnh. Ngược lại, cường độ nhỏ thì các tác dụng này sẽ yếu đi.

a) Tính điện dung tương đương của bộ tụ điện

• Điện dung của đoạn mạch gồm \(C_{1}\) nối tiếp \(C_{2}\) là:
  \(C_{12}=\frac{C_{1}\cdot C_{2}}{C_{1}+C_{2}}=\frac{4\cdot 6}{4+6}=2,4\ \mu \text{F}\)
• Điện dung tương đương của toàn bộ tụ điện (\(C_{12} \parallel C_3\)):
  \(C_{td}=C_{12}+C_{3}=2,4+12=\mathbf{14,4\ \mu }\text{F}\)

b) Tính điện tích trên mỗi tụ điện

• Hiệu điện thế mạch song song bằng nhau: \(U_{12} = U_3 = U = 24\text{ V}\).
• Điện tích trên tụ \(C_{3}\):
  \(Q_{3}=C_{3}\cdot U_{3}=12\cdot 10^{-6}\cdot 24=\mathbf{2,88\cdot 10}^{\mathbf{-4}}\text{\ C}\ \text{(hoc\ }288\ \mu \text{C)}\)
• Điện tích trên nhánh nối tiếp \(C_{12}\) (hai tụ nối tiếp có điện tích bằng nhau):
  \(Q_{1}=Q_{2}=Q_{12}=C_{12}\cdot U_{12}=2,4\cdot 10^{-6}\cdot 24=\mathbf{5,76\cdot 10}^{\mathbf{-5}}\text{\ C}\ \text{(hoc\ }57,6\ \mu \text{C)}\)

a) Điện năng quạt tiêu thụ trong 4 giờ:
\(A = P \cdot t = 75 \cdot (4 \cdot 3600) = 1.080.000\text{ J} = 1,08\text{ MJ}\)
(Hoặc tính theo số điện: \(A = 0,075\text{ kW} \cdot 4\text{ h} = 0,3\text{ kWh}\))

b) Phần năng lượng chuyển hóa thành cơ năng có ích:
\(A_{ci} = A \cdot H = 1.080.000 \cdot 80\% = 864.000\text{ J} = 864\text{ kJ}\)
(Hoặc \(A_{ci} = 0,3 \cdot 80\% = 0,24\text{ kWh}\))

a) Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

• Khi K mở: Mạch ngoài không có dòng điện chạy qua (\(I = 0\)). Vôn kế mắc vào hai cực của nguồn điện sẽ chỉ giá trị của suất điện động:
  \(\mathcal{E}=U_{V1}=\mathbf{6}\text{\ V}\)
• Khi K đóng: Ampe kế mắc nối tiếp trong mạch chính đo cường độ dòng điện toàn mạch: \(I = 2\text{ A}\). Lúc này, vôn kế chỉ hiệu điện thế mạch ngoài: \(U = 5,6\text{ V}\).
  Áp dụng công thức hiệu điện thế mạch ngoài:
  \(U=\mathcal{E}-I\cdot r\implies 5,6=6-2\cdot r\)
  \(\implies r=\frac{6-5,6}{2}=\mathbf{0,2\ \Omega }\) [1, 2]

b) Tính \(R_{1}\) và cường độ dòng điện qua \(R_2, R_3\)

(Sơ đồ tiêu chuẩn của bài toán này: Mạch ngoài gồm \(R_1 \text{ nt } (R_2 \parallel R_3)\)) [1]

• Tính điện trở tương đương mạch ngoài (\(R_{td}\)):
  \(R_{td}=\frac{U}{I}=\frac{5,6}{2}=2,8\ \Omega \)
• Tính điện trở của đoạn mạch song song (\(R_{23}\)):
  \(R_{23}=\frac{R_{2}\cdot R_{3}}{R_{2}+R_{3}}=\frac{2\cdot 3}{2+3}=1,2\ \Omega \)
• Tính điện trở \(R_{1}\):
  \(R_{1}=R_{td}-R_{23}=2,8-1,2=\mathbf{1,6\ \Omega }\)
• Tính cường độ dòng điện qua \(R_{2}\) và \(R_{3}\):
  Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song là:
  \(U_{23}=I\cdot R_{23}=2\cdot 1,2=2,4\text{\ V}\)Cường độ dòng điện qua điện trở \(R_{2}\):
  \(I_{2}=\frac{U_{23}}{R_{2}}=\frac{2,4}{2}=\mathbf{1,2}\text{\ A}\)Cường độ dòng điện qua điện trở \(R_{3}\):
  \(I_{3}=\frac{U_{23}}{R_{3}}=\frac{2,4}{3}=\mathbf{0,8}\text{\ A}\)

a) Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

• Khi K mở: Mạch ngoài không có dòng điện chạy qua (\(I = 0\)). Vôn kế mắc vào hai cực của nguồn điện sẽ chỉ giá trị của suất điện động:
  \(\mathcal{E}=U_{V1}=\mathbf{6}\text{\ V}\)
• Khi K đóng: Ampe kế mắc nối tiếp trong mạch chính đo cường độ dòng điện toàn mạch: \(I = 2\text{ A}\). Lúc này, vôn kế chỉ hiệu điện thế mạch ngoài: \(U = 5,6\text{ V}\).
  Áp dụng công thức hiệu điện thế mạch ngoài:
  \(U=\mathcal{E}-I\cdot r\implies 5,6=6-2\cdot r\)
  \(\implies r=\frac{6-5,6}{2}=\mathbf{0,2\ \Omega }\) [1, 2]

b) Tính \(R_{1}\) và cường độ dòng điện qua \(R_2, R_3\)

(Sơ đồ tiêu chuẩn của bài toán này: Mạch ngoài gồm \(R_1 \text{ nt } (R_2 \parallel R_3)\)) [1]

• Tính điện trở tương đương mạch ngoài (\(R_{td}\)):
  \(R_{td}=\frac{U}{I}=\frac{5,6}{2}=2,8\ \Omega \)
• Tính điện trở của đoạn mạch song song (\(R_{23}\)):
  \(R_{23}=\frac{R_{2}\cdot R_{3}}{R_{2}+R_{3}}=\frac{2\cdot 3}{2+3}=1,2\ \Omega \)
• Tính điện trở \(R_{1}\):
  \(R_{1}=R_{td}-R_{23}=2,8-1,2=\mathbf{1,6\ \Omega }\)
• Tính cường độ dòng điện qua \(R_{2}\) và \(R_{3}\):
  Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song là:
  \(U_{23}=I\cdot R_{23}=2\cdot 1,2=2,4\text{\ V}\)Cường độ dòng điện qua điện trở \(R_{2}\):
  \(I_{2}=\frac{U_{23}}{R_{2}}=\frac{2,4}{2}=\mathbf{1,2}\text{\ A}\)Cường độ dòng điện qua điện trở \(R_{3}\):
  \(I_{3}=\frac{U_{23}}{R_{3}}=\frac{2,4}{3}=\mathbf{0,8}\text{\ A}\)

a. Tính cường độ điện trường trong màng tế bào

Màng tế bào được coi như một tụ điện phẳng với điện trường đều bên trong.

Công thức tính cường độ điện trường:
\(E=\frac{U}{d}\)

Thay các giá trị từ đề bài:

• Hiệu điện thế: \(U = 0,07 \text{ V}\)
• Độ dày màng tế bào: \(d = 8 \cdot 10^{-9} \text{ m}\)

\(E=\frac{0,07}{8\cdot 10^{-9}}=8.750.000\text{\ V/m}=8,75\cdot 10^{6}\text{\ V/m}\)

b. Xác định hướng dịch chuyển và lực điện tác dụng lên ion âm

1. Hướng dịch chuyển của ion âm

• Điện tích bề mặt: Mặt ngoài màng tế bào tích điện dương (\(+\)), mặt trong tích điện âm (\(-\)).
• Chiều điện trường: Vectơ cường độ điện trường \(\vec{E}\) hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp (từ mặt ngoài vào mặt trong).
• Tác dụng lực: Do ion mang điện tích âm (\(q < 0\)), lực điện \(\vec{F}\) tác dụng lên nó sẽ ngược chiều với \(\vec{E}\).
• Kết luận: Lực điện hướng từ mặt trong ra mặt ngoài, do đó ion âm sẽ bị đẩy ra khỏi tế bào.

2. Độ lớn lực điện tác dụng lên ion âm

Công thức tính độ lớn lực điện:
\(F=|q|\cdot E\)

Thay các giá trị:

• Điện tích ion: \(\vert{}q\vert{} = 3,2 \cdot 10^{-19} \text{ C}\)
• Cường độ điện trường: \(E = 8,75 \cdot 10^6 \text{ V/m}\)

\(F=3,2\cdot 10^{-19}\cdot 8,75\cdot 10^{6}=2,8\cdot 10^{-12}\text{\ N}\)

ăng lượng điện trường tối đa \(W_{\max }\) tích trữ trong bộ tụ điện được xác định khi điện áp tích điện đạt giá trị cực đại (\(U_{\max} = 200\text{ V}\)).

Công thức tính năng lượng tích trữ của tụ điện:
\(W_{\max }=\frac{1}{2}CU_{\max }^{2}\)

Thay các giá trị thông số kĩ thuật vào công thức:

• Điện dung: \(C = 99000\text{ uF} = 99000 \times 10^{-6}\text{ F} = 0,099\text{ F}\)
• Điện áp tối đa: \(U_{\max} = 200\text{ V}\)

\(W_{\max }=\frac{1}{2}\times 0,099\times 200^{2}=1980\text{\ J}\)

2. Tính tỉ lệ năng lượng giải phóng

Công suất hàn sẽ đạt tối đa (\(P_{\max} = 2500\text{ W}\)) khi thời gian phóng điện giải phóng năng lượng là ngắn nhất (\(t_{\min} = 0,5\text{ s}\)).

Năng lượng điện thực tế giải phóng sau một lần hàn với công suất tối đa:
\(W_{\text{gp}}=P_{\max }\times t_{\min }=2500\times 0,5=1250\text{\ J}\)

Phần trăm năng lượng điện được giải phóng so với tổng năng lượng đã tích lũy tối đa:
\(H=\frac{W_{\text{gp}}}{W_{\max }}\times 100\%=\frac{1250}{1980}\times 100\%\approx 63,13\%\)

✅ Kết luận

• Năng lượng tối đa mà bộ tụ của máy hàn có thể tích trữ được là \(1980\text{ J}\).
• Năng lượng điện được giải phóng sau mỗi lần hàn với công suất tối đa chiếm \(63,13\%\) năng lượng điện đã tích lũy.

a. Để tách mép túi nylon, cách hiệu quả nhất làthổi hơi vào miệng túi, xoa hai tay vào túi hoặc vẩy mạnh túi. Nguyên nhân túi dính là do lực hút tĩnh điện. Khi sản xuất/xếp chồng, electron di chuyển tạo điện tích trái dấu giữa các lớp. Các thao tác trên giúp giảm hoặc loại bỏ lực hút này. [1]

b. Bài tập điện tích:

• Vị trí \(q_{3}\): Đặt trên đường thẳng nối \(q_1, q_2\), nằm trong khoảng giữa hai điện tích và gần \(q_{1}\) hơn.
• Tính toán: Gọi \(r_1, r_2\) là khoảng cách từ \(q_{3}\) đến \(q_1, q_2\). Lực điện bằng 0 khi \(q_{3}\) cân bằng: \(\frac{\vert{}q_1\vert{}}{r_1^2} = \frac{\vert{}q_2\vert{}}{r_2^2}\).
• • Với \(q_1=1,5 \mu C, q_2=6 \mu C, r_1+r_2=6 cm\), ta có: \(\frac{1,5}{r_1^2} = \frac{6}{r_2^2} \Rightarrow r_2 = 2r_1\).
  • Thay vào \(r_1+r_2=6 \Rightarrow r_1+2r_1=6 \Rightarrow r_1=2 cm, r_2=4 cm\).

• Công suất \(P = 150 \text{ W} = 0,15 \text{ kW}\)
• Thời gian \(t = 24 \text{ giờ}\)