Công thức tính công suất điện là gì? Ý nghĩa của công suất

Công thức tính công suất điện là gì? Công suất điện hay còn được gọi là công suất tiêu thụ điện năng, là một khái niệm phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, đặc biệt là khi chúng ta đang tìm hiểu và chọn mua các thiết bị điện. Trong bài viết này, Ihoc sẽ chia sẻ đến các bạn về định nghĩa, ý nghĩa, và công thức tính chi tiết nhất. 

Công suất điện là gì?

Công suất điện của một đoạn mạch là lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định.

Công suất điện tiêu thụ được đo bằng giá trị của điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Ngoài ra, có thể tính công suất tiêu thụ điện bằng cách nhân hiệu điện thế giữa hai đầu của đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua nó.

Công suất điện ký hiệu P và có đơn vị đo W. Bên cạnh đơn vị W, công suất điện cũng được đo bằng đơn vị kW và kVA. Cả hai đơn vị này đều được sử dụng để chỉ công suất, tuy nhiên, chúng có thể không giống nhau trong một số trường hợp.

• kW (ki lô oát): Là đơn vị đo công suất tác động của máy và thể hiện sự biến đổi của năng lượng trong một khoảng thời gian cụ thể. Công thức tính công suất điện P = U × I, trong đó U là hiệu điện thế và I là cường độ dòng điện.
• kVA (ki lô vôn ampe): Trong mạch điện một chiều hoặc mạch điện lý tưởng, kVA tương đương với kW. Tuy nhiên, trong mạch điện xoay chiều, xuất hiện công suất phản kháng, nói một cách đơn giản, kVA = kW + công suất phản kháng.

Giá trị công suất điện 

Công suất điện thể hiện mức độ của lượng điện năng mà một thiết bị hoặc hệ thống tiêu thụ, sản xuất hoặc truyền tải trong một đơn vị thời gian nhất định. Giá trị của công suất điện là một đánh giá quan trọng về khả năng làm việc của các thiết bị điện và là yếu tố quyết định trong việc đảm bảo hiệu suất và ổn định của hệ thống điện. 

Nó còn là chỉ số quan trọng trong việc quản lý và phân phối năng lượng điện, giúp định rõ khối lượng công suất mà một hệ thống hoặc thiết bị cần cung cấp hoặc tiêu thụ để đáp ứng nhu cầu điện của hệ thống.

Công suất định mức của thiết bị điện

Công suất định mức là giá trị công suất được đăng trên các dụng cụ hoặc thiết bị điện.

Số điện áp và công suất trên các thiết bị điện

Ở mỗi thiết bị điện gia dụng hàng ngày, bạn sẽ dễ dàng nhận thấy trên tất cả các thiết bị đó đều có ghi số điện áp và công suất.

Ví dụ: Trên bóng đèn điện ghi 220V – 25W có nghĩa khi dòng điện có hiệu điện thế 220V đi qua bóng đèn, công suất tiêu thụ điện năng của bóng đèn chiếu sáng là 25W.

Ý nghĩa của thông số công suất được đăng trên mỗi thiết bị điện

Mỗi dụng cụ, thiết bị điện khi hoạt động ở hiệu điện thế bằng hiệu điện thế định mức, thì mức tiêu thụ công suất điện (hoặc thường gọi là công suất) sẽ bằng số oát được ghi trên dụng cụ đó. Công suất định mức của mỗi dụng cụ điện chỉ ra công suất mà dụng cụ đó tiêu thụ khi hoạt động ở điều kiện bình thường.

Công thức tính công suất điện

Dưới đây là các công thức tính công suất điện ở ba tình huống khác nhau, bao gồm công suất điện tiêu thụ của các thiết bị điện, dòng điện xoay chiều và điện 3 pha.

Công thức tính công suất điện của các thiết bị điện

Công suất của các thiết bị điện sẽ được chi tiết thể hiện trên tem hoặc nhãn năng lượng. Tuy nhiên, theo thời gian sử dụng, công suất của thiết bị có thể thay đổi do hiệu suất giảm. Để xác định công suất của thiết bị trong tình trạng này, bạn có thể sử dụng công thức tính công suất điện sau đây:

• P = A ÷ t = U × I

Trong đó:

• P: Công suất tiêu thụ của máy (đơn vị: watt)
• A: Năng lượng tiêu thụ (đơn vị: joule/giây hoặc watt-giờ)
• t: Thời gian sử dụng (đơn vị: h)
• U:  Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (đơn vị: volt)
• I: Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch (đơn vị: ampere)

Dựa trên công thức tính công suất điện, chúng ta có thể tính toán năng lượng mà các thiết bị điện tiêu thụ. Thông qua quá trình này, việc lựa chọn các thiết bị điện phù hợp với nhu cầu sử dụng điện trong gia đình trở nên dễ dàng, giúp tiết kiệm chi phí. Đồng thời, đối với các xưởng sản xuất và nhà máy, cách sử dụng năng lượng trở nên hợp lý.

Công thức tính công suất điện – dòng điện xoay chiều 

Xác định công suất tiêu thụ của dòng điện sẽ cung cấp thông tin về mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị điện đa dạng. 

• P = U × I × cos(φu– φi) = U × I × cosφ​

Trong đó:​

• P là công suất của mạch điện xoay chiều, đơn vị là W (watt).
• U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của mạch điện xoay chiều, đơn vị là V (volt).
• I là cường độ hiệu dụng giữa hai đầu của mạch điện xoay chiều, đơn vị là A (ampere).
• Cos φ là hệ số công suất – đoạn mạch xoay chiều.

Tính toán công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều sẽ được thực hiện tương tự như mạch điện của dòng điện không đổi:

• W = P × t​

Trong đó:​

• W  là điện năng tiêu thụ, đơn vị là J (joule).
• P là công suất của mạch điện, đơn vị là W (watt).
• t là thời gian sử dụng điện, đơn vị là s (giây).

Ngày nay, để đo lường điện năng tiêu thụ của tất cả các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều, thường người ta sử dụng công tơ điện. Trong trường hợp này, lượng điện năng tiêu thụ được tính bằng đơn vị kWh (kilowatt-giờ):

• 1 số điện 
• = 1kWh 
• = 1000 (W) × 3600 (s) = 3.600.000 (J).

Công thức tính công suất điện của dòng điện 3 pha 

Đây là dòng điện được áp dụng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp, đòi hỏi sự vận hành của máy móc và thiết bị với độ phức tạp lớn. Dòng điện 3 pha mang lại hiệu suất sử dụng cao và có đặc tính mạnh mẽ hơn nhiều so với dòng điện thông thường sử dụng tại các gia đình.

Có hai công thức tính công suất điện của dòng điện 3 pha, bao gồm:

Cách 1: 

• P = U × I × cosφ​

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện hiệu dụng cho mỗi tải, được đo bằng đơn vị ampere (A).
• Cosφ là hệ số công suất áp dụng cho mỗi tải.

Công thức này tương tự với công thức tính công suất của mạch, tuy nhiên vẫn có một số thay đổi. Sự khác biệt đặt ở giá trị I, là cường độ dòng điện chạy qua mỗi tải, và cosφ, là hệ số công suất áp dụng cho mỗi tải.

Cách 2: 

​Trong công thức này, có sự đặc biệt với việc thêm vào yếu tố thời gian dòng điện đi qua tải.

• P = (U1 × I1 + U2 × I2 + U3 × I3) × H

Trong đó:

• U1, U2, U3: Điện áp qua từng pha, được đo bằng đơn vị volt (V).
• I1, I2, I3: Cường độ dòng điện qua từng pha, được đo bằng đơn vị ampere (A).
• H: Thời gian tính dòng điện qua mạch, đơn vị là giờ (h).

Bài viết trên đã tổng hợp các định nghĩa, ý nghĩa cũng như các công thức tính công suất điện. Thư viện online mong rằng, thông qua kiến thức được chia sẻ, bạn sẽ có thêm nhiều kiến thức bổ ích trên con đường chinh phục chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 11.