Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

Tại sao với cùng một cường độ 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 ?
Hãy cho biết trong số các thiết bị trên thiết bị nào biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng?
Trong các thiết bị trên thiết bị nào biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng?
Các thiết bị trên biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng
Các thiết bị trên biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng
Hãy so sánh điện trở suất của các dây dẫn nikêlin, constantan với điện trở suất của dây đồng?
ρnikêlin = 0,4.10-6 Ωm
ρconstantan = 0,5.10-6 Ωm
ρđồng = 1,7.10-8 Ωm= 0,017.10-6 Ωm
ρconstantan > ρnikêlin > ρđồng

Gọi A là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch có điện trở R, Q là nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R.
A = Q
Hãy chứng minh Q = I2Rt
Ta có A = Pt = UIt=I2Rt
Vậy
Q = I2Rt
Khi toàn bộ điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng thì A quan hệ thế nào với Q?
Khi toàn bộ điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng thì
10
45
15
30
60
A
V
K
5
10
20
25
40
35
50
55
Thí nghiệm mô phỏng:
250C
34,50C
+
_
Nhóm 1 – 2: C1: Tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên.
Nhóm 3 – 4: C2: Tính nhiệt lượng Q mà nước nhận được trong thời gian đó.
Hoạt động nhóm
Nhóm 5 – 6: C2: Tính nhiệt lượng Q mà bình nhôm nhận được trong thời gian đó.
Tóm tắt
m1= 200g = 0,2 kg
m2 = 0,078kg,
I = 2,4 A
R = 5  ;
t = 300s ;
t0 = 9,50C
C1 = 4200 J/kg.K
C2 = 880 J/kg.K
a) A = ? (J)
b) Q = ? (J)
c) So sánh Q và A ?
a) Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên
A=UIt=I2Rt=(2,4)2.2.300= 8640J
b) Nhiệt lượng nước nhận được
Q1=c1m1 t=4200.0,2.9,5=7980J
Nhiệt lượng bình nhôm nhận được
Q2=c2m2t=880.0,078.9,5=652,08J
Nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó:
Q = Q1+ Q2 = 8632,08 J
c) Q  A.
Nếu bỏ qua phần nhiệt mất mát thì Q = A
Vậy hệ thức Q = I2Rt là đúng
Toàn bộ điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng
James Prescott Joule (1818-1889)
Heinrich Lenz (1804-1865)
Q = I2Rt

1. Định luật Jun - Len xơ: Nhiệt lượng toả 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.
2. Hệ thức của định luật Jun - Len xơ:

trong đó
Q: nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn (J)
I : cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (A)
R : điện trở của dây dẫn (Ω)
t : thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn (s).
Q = I2.R.t
 
Tại sao với cùng một cường độ 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 ?
C4: dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ vì chúng mắc nối tiếp với nhau.
Theo định luật Jun - Len - xơ, nhiệt lượng toả ra ở dây tóc và ở dây nối tỉ lệ thuận với điện trở của từng đoạn dây.
Dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng toả ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên đến nhiệt độ cao và phát ra ánh sáng.
Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng toả ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh, do đó, dây nối hầu như không nóng lên (có nhiệt độ gần bằng nhiệt độ của môi trường).
C5. Ấm điện ghi 220V - 1000W, được sử dụng ở hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu 200C. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ và nhiệt lượng toả ra môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K
Tóm tắt
Uđm= 220V Pđm=1000W
U = 220V
V =2l => m =2kg t1= 20oC
t2= 100oC
C = 4200J/kg.K
t = ?
Giải:
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì công mà dòng điện sản ra bằng nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước.
Ta có: A = Q hay P.t = cm(t2 – t1)
(Vì U = Uđm => P = Pđm)
=>
Dặn dò
Học thuộc ghi nhớ của bài
Đọc “Có thể em chưa biết”
Làm bài tập 16.1–16.14 SBT
Giải: Theo ĐL 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