Trong đó:
+ H là hiệu suất của nguồn điện, có đơn vị %
+ Aich là điện năng tiêu thụ có ích, là điện năng tiêu thụ trên mạch ngoài, có đơn vị Jun [J];
+ Ang là công của nguồn điện, có đơn vị Jun [J];
+ U là hiệu điện thế trên hai đầu mạch ngoài, có đơn vị vôn [V];
+ ξ là suất điện động của nguồn điện, có đơn vị vôn [V];
+ I là cường độ dòng điện trong toàn mạch, có đơn vị ampe [A];
+ t là thời gian dòng điện chạy trong mạch, có đơn vị giây [s].
Phát biểu: Công của nguồn điện bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong, trong đó điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài là điện năng tiêu thụ có ích. Từ đó, hiệu suất H của nguồn điện được tính bằng tỉ số giữa điện năng tiêu thụ có ích A có ích và tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và mạch trong A.
– Mạch điện một chiều đầy đủ gồm có nguồn điện, dây dẫn và các thiết bị tiêu thụ điện như điện trở hay bóng đèn. Phần đoạn mạch điện không chứa nguồn được gọi là mạch ngoài, phần đoạn mạch điện chỉ chứa nguồn gọi là mạch trong.
Ví dụ:
– Nguồn điện bao giờ cũng có điện trở trong, vì vậy, khi có dòng điện chạy trong mạch thì điện năng do nguồn điện cung cấp sẽ được tiêu thụ ở cả mạch ngoài và ở mạch trong. Công của nguồn điện bằng tổng điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài và ở mạch trong. Trong đó, phần điện năng tiêu thụ ở mạch ngoài là điện năng tiêu thụ có ích, phần điện năng tiêu thụ ở mạch trong là điện năng hao phí.
– Hiệu suất của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho mức độ sử dụng hữu ích điện năng do nguồn điện cung cấp, được tính bằng tỉ số điện năng tiêu thụ có ích và công của nguồn điện, tính theo đơn vị phần trăm.
Bài tập 1: Trong trường hợp mạch ngoài chỉ có điện trở R, hãy tìm biểu thức hiệu suất của nguồn điện H trong đó chỉ chứa R và r
Hướng dẫn giải:
– Khi mạch ngoài chỉ có điện trở R thì U = RI = ℰ – r.l và ℰ = [R + r].l
Bài tập 2: Hãy chứng minh công thức H = 1 – r.l/ℰ
Hướng dẫn giải:
– Hiệu suất của nguồn là:
– Với Q = r.l2.t là nhiệt lượng tỏa ra do điện trở của nguồn gây ra
A = ℰ.l.t là năng lượng do nguồn cung cấp
Bài tập 3: Mắc một điện trở 14Ω vào hai cực của một nguồn điện co điện trở trong là 1Ω thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là 8,4 V.
a] Tính cường độ dòng điện trong mạch và suất điện động của nguồn.
b] Tính hiệu suất của nguồn điện.
Hướng dẫn:
a] Áp dụng định luật Ôm cho mạch ngoài, cường độ dòng điện là:
– Suất điện động của nguồn điện là: ξ = I. [R + r] = 0,6. [14 + 1] = 9 [V]
b] Hiệu suất của nguồn điện là:
Bài tập 4: Một acquy có suất điện động 2V, điện trở trong r = 1 Ω, và cứ mỗi giây nó chuyển một điện lượng 2,4 C từ cực âm sang cực dương của nguồn.
a] Tính điện năng mà acquy cung cấp trong một giờ.
b] Nối hai cực acquy với một điện trở R = 9 Ω thì công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là bao nhiêu? Tính hiệu suất của acquy.
Hướng dẫn:
a] Điện năng của acquy cung cấp trong một giờ là: Ang= q.ξ = 2,4 . 2 = 4,8 J
b] Khi nối hai cực acquy với điện trở 9 Ω thì cường độ dòng điện trong mạch là
– Công suất tiêu thụ của mạch ngoài là P = R.I2 = 9.0,22 = 0,36 [W]
– Công suất của nguồn là Png = I.ξ = 0,2.2 = 0,4 [W]
– Hiệu suất của nguồn là