Bài học

Điện năng tiêu thụ, tính tiền điện và sử dụng điện an toàn, tiết kiệm

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em tính được điện năng tiêu thụ của thiết bị theo công thức $A = P.t$ , đổi đơn vị sang kWh, tính được tiền điện phải trả, và đề xuất được biện pháp sử dụng điện tiết kiệm, an toàn.

Sau bài này, em tính được điện năng tiêu thụ của thiết bị theo công thức $A = P.t$, đổi đơn vị sang kWh, tính được tiền điện phải trả, và đề xuất được biện pháp sử dụng điện tiết kiệm, an toàn.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã ôn công thức tính công suất điện $P = U.I$ . Bài này nhân công suất đó với thời gian sử dụng để ra điện năng tiêu thụ — giống hệt cách $A = P.t$ tương tự công thức $A = F.s$ ở cơ học (một đại lượng "tốc độ" nhân với thời gian ra lượng tổng). Đây cũng chính là đại lượng công tơ điện nhà em đo mỗi tháng.

Bài trước em đã ôn công thức tính công suất điện $P = U.I$. Bài này nhân công suất đó với thời gian sử dụng để ra điện năng tiêu thụ — giống hệt cách $A = P.t$ tương tự công thức $A = F.s$ ở cơ học (một đại lượng "tốc độ" nhân với thời gian ra lượng tổng). Đây cũng chính là đại lượng công tơ điện nhà em đo mỗi tháng.

Khởi động

Một hộ gia đình nhận hoá đơn tiền điện tháng này cao hơn hẳn tháng trước dù không mua thêm thiết bị nào mới. Những yếu tố nào có thể khiến lượng điện tiêu thụ tăng lên dù số thiết bị không đổi?

Kiến thức trọng tâm

Công tơ điện ghi lại tổng điện năng tiêu thụ luỹ kế; số điện tiêu thụ trong một tháng bằng hiệu số chỉ số công tơ cuối tháng trừ chỉ số đầu tháng. Tiền điện phải trả bằng số kWh tiêu thụ nhân với đơn giá mỗi kWh (đơn giá thực tế theo bậc thang tăng dần khi dùng nhiều, nhưng ở mức cơ bản ta tính theo một đơn giá cho trước).

Một số biện pháp sử dụng điện tiết kiệm và an toàn: tắt thiết bị khi không dùng thay vì để ở chế độ chờ (stand-by) cả ngày; ưu tiên thiết bị có công suất định mức thấp hơn cho cùng chức năng (đèn LED so với đèn sợi đốt); không cắm quá nhiều thiết bị công suất lớn vào cùng một ổ cắm để tránh quá tải gây cháy nổ; kiểm tra dây dẫn, phích cắm định kỳ để phát hiện hư hỏng trước khi xảy ra sự cố.

Đáng chú ý là những thiết bị công suất nhỏ nhưng hoạt động LIÊN TỤC cả ngày (tủ lạnh, modem wifi) thường tiêu thụ điện năng hằng tháng nhiều hơn hẳn những thiết bị công suất lớn nhưng chỉ dùng vài phút mỗi lần (bàn ủi, máy sấy tóc) — vì điện năng $A = P.t$ phụ thuộc vào TÍCH của cả hai đại lượng, không riêng công suất. Đây là lý do khi muốn tiết kiệm điện, cần xem xét cả công suất định mức LẪN tổng thời gian sử dụng trong tháng của từng thiết bị, chứ không chỉ nhìn vào con số công suất ghi trên nhãn.

Điện năng tiêu thụ của một thiết bị trong thời gian $t$ được tính bằng công thức $A = P.t$ ($P$ công suất tính bằng Watt, $t$ thời gian tính bằng giây, $A$ tính bằng Joule). Vì Joule quá nhỏ so với lượng điện năng dùng hằng ngày trong gia đình, công tơ điện đo bằng đơn vị kilowatt-giờ (kWh): $1$ kWh $= 1000$ W $\times 3600$ s $= 3\,600\,000$ J $= 3,6 \times 10^6$ J. Muốn đổi trực tiếp sang kWh, ta dùng: $A$(kWh) $= P$(kW) $\times t$(giờ). Công tơ điện ghi lại tổng điện năng tiêu thụ luỹ kế; số điện tiêu thụ trong một tháng bằng hiệu số chỉ số công tơ cuối tháng trừ chỉ số đầu tháng. Tiền điện phải trả bằng số kWh tiêu thụ nhân với đơn giá mỗi kWh (đơn giá thực tế theo bậc thang tăng dần khi dùng nhiều, nhưng ở mức cơ bản ta tính theo một đơn giá cho trước). Một số biện pháp sử dụng điện tiết kiệm và an toàn: tắt thiết bị khi không dùng thay vì để ở chế độ chờ (stand-by) cả ngày; ưu tiên thiết bị có công suất định mức thấp hơn cho cùng chức năng (đèn LED so với đèn sợi đốt); không cắm quá nhiều thiết bị công suất lớn vào cùng một ổ cắm để tránh quá tải gây cháy nổ; kiểm tra dây dẫn, phích cắm định kỳ để phát hiện hư hỏng trước khi xảy ra sự cố. Đáng chú ý là những thiết bị công suất nhỏ nhưng hoạt động LIÊN TỤC cả ngày (tủ lạnh, modem wifi) thường tiêu thụ điện năng hằng tháng nhiều hơn hẳn những thiết bị công suất lớn nhưng chỉ dùng vài phút mỗi lần (bàn ủi, máy sấy tóc) — vì điện năng $A = P.t$ phụ thuộc vào TÍCH của cả hai đại lượng, không riêng công suất. Đây là lý do khi muốn tiết kiệm điện, cần xem xét cả công suất định mức LẪN tổng thời gian sử dụng trong tháng của từng thiết bị, chứ không chỉ nhìn vào con số công suất ghi trên nhãn.

Điện năng tiêu thụ hằng tháng (kWh) của một quạt điện 75W ứng với các mức thời gian sử dụng khác nhau trong ngày, trong 30 ngày — dùng ít giờ hơn tiết kiệm điện năng đáng kể

Ví dụ

Tính điện năng tiêu thụ theo kWh

1
Một quạt điện có công suất 75W hoạt động 5 giờ mỗi ngày, liên tục trong 30 ngày. Tính điện năng tiêu thụ trong tháng đó theo đơn vị kWh.
2
$P = 75$ W $= 0,075$ kW.
$P = 75$ W $= 0,075$ kW.
3
$A = P.t = 0,075 \times (5 \times 30) = 0,075 \times 150 = 11,25$ kWh.
$A = P.t = 0,075 \times (5 \times 30) = 0,075 \times 150 = 11,25$ kWh.
4
Vậy điện năng tiêu thụ của quạt trong tháng là 11,25 kWh.

Ví dụ

Tính tiền điện và lượng điện tiết kiệm khi thay đèn LED

1
Một hộ gia đình trong tháng sử dụng tổng cộng 250kWh điện, đơn giá 2 000đ/kWh. (a) Tính số tiền điện phải trả trong tháng. (b) Nếu hộ gia đình thay 4 bóng đèn sợi đốt 60W bằng 4 bóng đèn LED 10W, mỗi bóng dùng trung bình 4 giờ/ngày trong 30 ngày, tính số kWh và số tiền tiết kiệm được.
2
Áp dụng công thức tiền điện = số kWh × đơn giá: $T = 250 \times 2000 = 500\,000$ đ. (1)
Áp dụng công thức tiền điện = số kWh × đơn giá: $T = 250 \times 2000 = 500\,000$đ. (1)
3
Với 4 bóng sợi đốt 60W: $A_{trước} = 4 \times 0,060 \times (4 \times 30) = 4 \times 0,060 \times 120 = 28,8$ kWh. (2) Với 4 bóng LED 10W: $A_{sau} = 4 \times 0,010 \times 120 = 4,8$ kWh. (3)
Với 4 bóng sợi đốt 60W: $A_{trước} = 4 \times 0,060 \times (4 \times 30) = 4 \times 0,060 \times 120 = 28,8$ kWh. (2) Với 4 bóng LED 10W: $A_{sau} = 4 \times 0,010 \times 120 = 4,8$ kWh. (3)
4
Từ (2) và (3): $\Delta A = A_{trước} - A_{sau} = 28,8 - 4,8 = 24$ kWh. (4) Từ (4), số tiền tiết kiệm $= \Delta A \times$ đơn giá $= 24 \times 2000 = 48\,000$ đ mỗi tháng.
Từ (2) và (3): $\Delta A = A_{trước} - A_{sau} = 28,8 - 4,8 = 24$ kWh. (4) Từ (4), số tiền tiết kiệm $= \Delta A \times$ đơn giá $= 24 \times 2000 = 48\,000$đ mỗi tháng.
5
Vậy tiền điện tháng đó là 500 000đ (từ (1)); nếu thay đèn LED, hộ gia đình tiết kiệm được 24 kWh, tương ứng 48 000đ mỗi tháng.

Ví dụ

So sánh điện năng của thiết bị công suất nhỏ chạy liên tục và thiết bị công suất lớn chạy ngắn

1
Một tủ lạnh công suất 100W chạy liên tục 24 giờ/ngày trong 30 ngày; một máy sấy tóc công suất 1200W chỉ chạy 10 phút/ngày trong 30 ngày. So sánh điện năng tiêu thụ hằng tháng của hai thiết bị.
2
$A_{tủ lạnh} = 0,1 \times 24 \times 30 = 72$ kWh. (1)
$A_{tủ lạnh} = 0,1 \times 24 \times 30 = 72$ kWh. (1)
3
Đổi 10 phút $= \dfrac{10}{60}$ giờ $\approx 0,167$ giờ. $A_{sấy tóc} = 1,2 \times 0,167 \times 30 \approx 6$ kWh. (2)
Đổi 10 phút $= \dfrac{10}{60}$ giờ $\approx 0,167$ giờ. $A_{sấy tóc} = 1,2 \times 0,167 \times 30 \approx 6$ kWh. (2)
4
Từ (1) và (2): $A_{tủ lạnh} \approx 72$ kWh lớn hơn hẳn $A_{sấy tóc} \approx 6$ kWh, dù công suất tủ lạnh (100W) nhỏ hơn nhiều lần công suất máy sấy tóc (1200W). Vậy thiết bị công suất nhỏ nhưng chạy liên tục cả ngày có thể tiêu tốn điện năng nhiều hơn hẳn thiết bị công suất lớn nhưng chỉ dùng trong thời gian ngắn.
Từ (1) và (2): $A_{tủ lạnh} \approx 72$ kWh lớn hơn hẳn $A_{sấy tóc} \approx 6$ kWh, dù công suất tủ lạnh (100W) nhỏ hơn nhiều lần công suất máy sấy tóc (1200W). Vậy thiết bị công suất nhỏ nhưng chạy liên tục cả ngày có thể tiêu tốn điện năng nhiều hơn hẳn thiết bị công suất lớn nhưng chỉ dùng trong thời gian ngắn.

Sai lầm thường gặp

Nhầm đơn vị kilowatt-GIỜ (kWh, đơn vị điện năng công tơ đo) với kilowatt (kW, đơn vị công suất) — hai đại lượng khác bản chất, không được cộng trừ lẫn nhau.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

$A = P.t$ ; $1$ kWh $= 3,6 \times 10^6$ J; tiền điện = số kWh × đơn giá; tiết kiệm điện bằng cách giảm công suất thiết bị hoặc giảm thời gian sử dụng.

$A = P.t$; $1$ kWh $= 3,6 \times 10^6$ J; tiền điện = số kWh × đơn giá; tiết kiệm điện bằng cách giảm công suất thiết bị hoặc giảm thời gian sử dụng.

Chương tiếp theo khám phá cách bản thân dòng điện có thể được TẠO RA từ chuyển động và từ trường — hiện tượng cảm ứng điện từ.