Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

VẬT LÍ 9
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÁI BÌNH
PHÒNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HƯNG HÀ
TRƯỜNG THCS BÙI HỮU DIÊN
KIỂM TRA BÀI CŨ
Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng, còn dây nối với bóng đèn thì hầu như không nóng lên ?
-
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG:
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
Hoạt động nhóm
1) Hãy chỉ ra các dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng?
2) Hãy chỉ ra các dụng cụ điện biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng?
3) Hãy chỉ ra các dụng cụ điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.
Đèn compact; đèn tuýp; đèn led; đèn sợi đốt…
Mỏ hàn điện; bàn là; nồi cơm điện; ấm điện…
Quạt điện; máy bơm nước; máy khoan…
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
- Một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng: Đèn compact; đèn tuýp; đèn led; đèn sợi đốt…
- Một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng: Quạt điện; máy bơm nước; máy khoan…
- Mỏ hàn điện; bàn là; nồi cơm điện; ấm điện…
Hãy so sánh điện trở suất của các dây dẫn hợp kim này với các dây dẫn bằng đồng?
=> Điện trở suất của các dây hợp kim lớn hơn điện trở suất của dây đồng nhiều lần
Bộ phận chính của các dụng cụ điện biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng là đoạn dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan
nikêlin = 0,4.10-6 m
constantan = 0,5.10-6 m
đồng = 1,7.10-8 m
=> Điện trở của các dây hợp kim rất lớn
?
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
- Mỏ hàn điện; bàn là; nồi cơm điện; ấm điện…
- Các dụng cụ điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng có bộ phận chính là một đoạn dây dẫn làm bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan có điện trở suất lớn.
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Xét một đoạn mạch có điện trở R, cường độ dòng điện I chạy qua mạch, trong thời gian t
Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch có điện trở R: A = I2Rt
A = Q
=>Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn có điện trở R: Q = I2Rt
Xác định điện năng tiêu thụ của đoạn mạch?
Nếu điện năng chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt năng, có nhận xét gì về nhiệt lượng Q tỏa ra trên R so với điện năng tiêu thụ A của đoạn mạch?
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
Trong đó:
I: Là cường độ dòng điện (A)
R: Là điện trở ( )
t: Là thời gian dòng điện chạy qua (s)
Q: Là nhiệt lượng tỏa ra (J)
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
2. Xử lí kết quả thí nghiệm kiểm tra.
Hình 16.1 mô tả thí nghiệm xác định điện năng sử dụng và nhiệt lượng tỏa ra. Khối lượng nước m1 = 200g, được đựng trong bình bằng nhôm có khối lượng m2 = 78g và được đun nóng bằng dây điện trở. Cường độ dòng điện chạy trong mạch là I = 2,4A và kết hợp với số chỉ của vôn kế biết được điện trở của dây là R = 5ôm. Sau thời gian t = 300s, nhiệt kế cho biết nhiệt độ tăng = 9,50C. Biết nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200J/kg.K và của nhôm là c2 = 880 J/kg.K
a. Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên?
b. Hãy tính nhiệt lượng mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó?
c. Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh.
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
2. Xử lí kết quả thí nghiệm kiểm tra.
m1 = 200g = 0,2kg
m2 = 78g = 0,078kg
c1 = 42 00J/kg.K
c2 = 880J /kg.K
I = 2,4A
R = 5Ω
t = 300s
to = 9,50C
a. A = ?
b. Q = ?
c. So sánh A với Q và nêu nhận xét.
Tóm tắt:
12
45
15
30
60
A
V
K
5
10
20
25
40
35
50
55
250C
34,50C
+
_
MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM KIỂM TRA ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ
t = 300s
I = 2,4A ; R = 5Ω
m1 = 200g
c2 = 880J/kg.K
c1 = 4 200J/kg.K
t0= 9,50C
m2 = 78g
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
2. Xử lí kết quả thí nghiệm kiểm tra.
m1 = 200g = 0,2kg
m2 = 78g = 0,078kg
c1 = 42 00J/kg.K
c2 = 880J /kg.K
I = 2,4A
R = 5Ω
t = 300s
to = 9,50C
a. A = ?
b. Q = ?
c. So sánh A với Q và nêu nhận xét.
Tóm tắt:
A = I2Rt =(2,4)2.5.300 = 8 640(J)
Q1=m1c1to= 0,2. 4200. 9,5 = 7 980 (J)
Q2=m2c2to= 0,078. 880. 9,5 = 652,08(J)
Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được :
Ta thấy: Q  A
Nhận xét: Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì :
Q = A= I2Rt
Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở:
Nhiệt lượng nước nhận được :
Nhiệt lượng bình nhôm nhận được :
Q = Q1 + Q2 = 7980 + 652,08 = 8632,08 (J)
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
Trong đó:
I: Là cường độ dòng điện (A)
R: Là điện trở ( )
t: Là thời gian dòng điện chạy qua (s)
Q: Là nhiệt lượng tỏa ra (J)
2. Xử lí kết quả thí nghiệm.
3. Phát biểu định luật.
Nội dung: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Q = 0,24I2Rt (cal)
1J= 0,24cal; 1cal= 4,2J
* Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun lên xơ là:
James Prescott Joule (1818-1889)
Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804-1865)
Nhà vật lý người Anh
Nhà vật lý người Nga
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
2. Xử lí kết quả thí nghiệm.
3. Phát biểu định luật.
Nội dung: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Q = 0,24I2Rt (cal)
1J= 0,24cal; 1cal= 4,2J
* Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun lên xơ là:
III. VẬN DỤNG VÀ GHI NHỚ.
1. Ghi nhớ.
2. Vận dụng
C4. Tại sao cùng một dòng điện chạy qua, dây tóc bóng đèn nóng lên đến phát sáng, còn dây nối với bóng đèn thì hầu như không nóng lên?
Giải: Theo định luật Jun – Lenxơ:
Qdd=Idd2 .Rdd .t
Qdt=Idt2 .Rdt .t
Rdd nối tiếp Rdt
- Idd = Idt , t như nhau
- dd < dt  Rdd < Rdt  Qdd < Qdt
- Dây dẫn nóng ít, dây tóc nóng nhiều phát sáng
C4. Tại sao cùng một dòng điện chạy qua, dây tóc bóng đèn nóng lên đến phát sáng, còn dây nối với bóng đèn thì hầu như không nóng lên?
-
* GDBVMT
Đối với các thiết bị đốt nóng như bàn là, bếp điện, ấm điện… toả nhiệt là có ích, nhưng một số thiết bị điện khác như động cơ điện và các thiết bị điện tử gia dụng thì toả nhiệt là vô ích ( VD: như đèn sợi đốt, máy khoan, quạt điện…)
Để tiết kiệm điện năng cần giảm sự toả nhiệt hao phí đó bằng cách giảm điện trở nội, sử dụng dây dẫn có điện trở nhỏ (được làm bằng chất có điện trở suất nhỏ như dây đồng) => tiết kiệm được năng lượng
Không nên sử dụng đèn sợi đốt trong chiếu sáng, vì …
Hãy dùng đèn compact hay đèn Led …
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG ĐƯỢC BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG.
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ.
1. Hệ thức định luật.
Q = I2Rt
2. Xử lí kết quả thí nghiệm.
3. Phát biểu định luật.
Nội dung: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Q = 0,24I2Rt (cal)
1J= 0,24cal; 1cal= 4,2J
* Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun lên xơ là:
III. VẬN DỤNG VÀ GHI NHỚ.
1. Ghi nhớ.
2. Vận dụng
C5: Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 200 C. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng toả ra môi trường. Tính thời gian đun sôi nước, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K
Uđm = 220V
Pđm = 1000W
V = 2l => m = 2kg
to1 = 20oC
to2 = 100oC
c = 4 200J/kg.K
t = ?
Tóm tắt:
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
U = 220V
Ta có:
GIẢI:
 P.t = m.c.(t02 – t01)
A = Q
Vì: U = Uđm => P = Pđm = 1000W
Điện năng ấm sử dụng để đun nước: A = P t
=> t = 672 (s)
Vậy thời gian đun sôi nước là 672s
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Bài 1 :Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào là của định luật Jun – Len xơ ?
Bài 2: Nếu Q tính bằng calo thì phải dùng biểu thức nào trong các biểu thức sau đây?
Bài 3 Định luật Jun- Len xơ cho biết điện năng biến đổi thành:
Cơ năng C. Hoá năng
Năng lượng ánh sáng D. Nhiệt năng
Em hãy chọn câu trả lời đúng.
Q = I2 R t C. Q = I R2 t
B. Q = I R t D.Q =I2 R2 t
A. Q = U I t C. Q = 0,24 .I 2 R t
B. Q = I R2 t D.Q = 0,42 .I2 R t
Tiết 17: ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ
Hướng dẫn học ở nhà
*Đối với tiết học này:
Học thật kĩ phần ghi nhớ
Trả lời lại các C
- Làm bài tập từ 16-17.1 → 16-17.5/ SBT
Đọc phần “Có thể em chưa biết”
*Đối với tiết học tiếp theo:
Nghiên cứu trước bài: “Bài tập vận dụng định luật Jun – Len-xơ”
+ Nhớ lại các bước giải bài tập.
+ Tìm hệ thức liên quan để áp dụng giải bài tập.