Thư Viện Bài Giảng Vật Lý Đại Cương
4.2. Công suất
A. Lý Thuyết
1) Định nghĩa
Đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian gọi là công suất.
Công suất trung bình: \( {{P}_{tb}}=\frac{A}{t} \) (4.15)
Công suất tức thời: \( P=\frac{dA}{dt} \) (4.16)
Công suất của một máy nào đó đặc trưng cho khả năng sinh công của máy đó trong một đơn vị thời gian. Trong hệ SI, đơn vị của công suất là oát (W).
Trước đây người ta thường so sánh khả năng sinh công của máy móc với khả năng sinh công của con ngựa. Vì thế, trong kĩ thuật, người ta còn dùng đơn vị công suất là mã lực, kí hiệu là CV hoặc HP.
Ta có: 1HP \( \approx \) 736 W.
Từ biểu thức tính công suất trung bình (4.15), ta có thể ước lượng công sinh ra trong thời gian t là \( A=Pt \). Vì thế ta còn đo công bằng đơn vị kilo oát giờ (kWh):
1 kWh = 103 W. 3600 s = 3,6.106 (J)
Bảng 4.1 Một vài giá trị công suất
Nhận Dạy Kèm Vật Lý Đại Cương Online qua ứng dụng Zoom, Google Meet,...
- Dạy kèm tương tác 1 thầy 1 trò! Hỗ trợ trực tuyến 24/7
- Dạy kèm Vật Lý Đại Cương (Cơ - Nhiệt - Điện Từ - Quang - VLNT-HN)
- Sách Giải Bài Tập Vật Lý Đại Cương - Vật Lý Kỹ Thuật - Vật Lý Lý Thuyết
- Lịch học sắp xếp linh động, sáng - chiều - tối đều học được!
- Thời gian học từ 1,5h - 2h/1 buổi!
2) Liên hệ giữa công suất, lực và vận tốc
Ta có: \( P=\frac{dA}{dt}=\frac{\overrightarrow{F}d\vec{s}}{dt}=\overrightarrow{F}\frac{d\vec{s}}{dt}=\overrightarrow{F}.\vec{v} \) (4.17)
Vậy: Công suất bằng tích vô hướng của lực tác dụng với vận tốc của vật.
Nếu lực tác dụng luôn cùng hướng với vận tốc thì ta có: P=F.v (4.18)
Công thức (4.18) là cơ sở để chế tạo ra hộp số của xe máy và xe hơi: Do công suất của động cơ đốt trong có một giá trị nhất định, nên khi xe lên dốc, ta cần lực phát động lớn, muốn vậy, phải giảm vận tốc của xe; ngược lại, khi xe chạy trên đường ngang, ta không cần lực phát động lớn, vì thế vận tốc của xe phải lớn. Bộ hộp số được chế ra nhằm đáp ứng yêu cầu trên.
Trong chuyển động quay, ta có quan hệ giữa công suất, momen lực và vận tốc góc như sau:
\( P=\frac{dA}{dt}=\frac{{{\mathcal{M}}_{\Delta }}.d\varphi }{dt}={{\mathcal{M}}_{\Delta }}.\omega \) (4.19) hay \( P={{\overrightarrow{\mathcal{M}}}_{\Delta }}.\vec{\omega } \) (4.20)
B. Bài tập có hướng dẫn giải
Câu 1.Một động cơ có công suất cơ học 500 W, rô to quay với vận tốc góc 300 vòng/phút. Tính momen của lực từ đã tạo ra công suất trên.
Hướng dẫn giải:
Ta có: P = 500 W; \( \omega =300\text{ vòng/phút }=10\pi \text{ }rad/s \)
Từ (4.19) suy ra momen của lực từ là: \( {{\mathcal{M}}_{\Delta }}=\frac{P}{\omega }=\frac{500}{10\pi }=16\text{ }N/m \)
