Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn thì hầu như không nóng lên?
Dòng điện chạy qua vật dẫn thường gây ra tác dụng nhiệt.
Nhiệt lượng toả ra khi đó phụ thuộc vào các yếu tố nào ?
Máy khoan
ấm điện
Mỏ hàn
a, Dụng cụ hay thiết bị điện nào sau đây biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng ?
Đèn com-pac
Máy quạt
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
- Đèn ?ng tuýp, Đèn điện dây tóc, Đèn com-pac.
b, Dụng cụ hay thiết bị điện nào sau đây biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng ?
- Máy bơm nước, Máy khoan, Máy quạt
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
a, Dụng cụ hay thiết bị điện nào sau đây có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng ?
- ấm điện, Bàn là, Mỏ hàn
Đèn ống tuýp
Máy bơm nước
Đèn điện dây tóc
Bàn là
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
a. Dụng cụ hay thiết bị điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng gồm :
ấm điện
- Bộ phận chính của các dụng cụ hay thiết bị điện này là gì ?
- Hãy so sánh điện trở suất của các dây dẫn hợp kim này với các dây dẫn bằng đồng ?
Các dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng có bộ phận chính là một đoạn dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan
B�n l�
Bếp điện
Mỏ hàn
Nồi cơm điện
- Gọi A là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch có điện trở R, dòng điện chạy qua đoạn mạch đó là I trong thời gian t. Vậy A được tính như thế nào ?
A = I 2Rt
- Gọi Q là nhiệt lượng toả ra ở điện trở R.
- Toàn bộ điện năng biến đổi thành nhiệt năng thì Q có quan hệ như thế nào với A ?
Q = A = I 2Rt
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
iI. định luật jun - len-xơ
1. Hệ thức của định luật :
Q = I 2Rt
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
iI định luật jun - len-xơ
Hình 16.1 mô tả thí nghiệm xác định điện năng sử dụng và nhiệt lượng toả ra. Khối lượng nước m1 = 200g được đựng trong bình bằng nhôm có khối lượng m2 = 78g và được đun nóng bằng một dây điện trở. Điều chỉnh biến trở để Ampe kế chỉ I = 2,4A và kết hợp với số chỉ của Vôn kế biết được điện trở của dây là R = 5?. Sau thời gian t = 300s, nhiệt kế cho biết nhiệt độ tăng ?to = 9,5oC. Biết nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200J/kg.K và của nhôm là c2 = 880J/kg.K
1. Hệ thức của định luật :
Q = I 2Rt
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
m2 = 78g
t = 300s
c1= 4200J/kg.K
Tóm tắt
I = 2,4A
= 0,078kg
c2 = 880J/kg.K
C2. Q = ?
C3. So sánh Q với A.
Nêu nhận xét.
Nhiệt lượng bình nhôm nhận được.
C1. A = ?
?to = 9,5oC
R = 5?
m1= 200g
= 0,2kg
Bài giải
C1. Điện năng của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên là :
A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8640(J)
C2. Nhiệt lượng nước nhận được.
.................
.................
Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được.
.................
C3. Ta thấy : Q ? A
Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì Q = A.
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
iI định luật jun - len-xơ
1. Hệ thức của định luật :
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
Q = I 2Rt
..................
Q1 = c1m1?to = 4200.0,2.9,5 = 7980 (J)
Q2 = c2m2?to = 880.0,078.9,5 = 652,08 (J)
Q = Q1 + Q2 = 7980 + 652,08 = 8632,08(J)
J. P.Jun
H.Len-xơ
Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cuờng độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
1. Hệ thức của định luật :
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
Q = I 2Rt
iI định luật jun - len-xơ
3.Phát biểu định luật
+ Nội dung :
+ Hệ thức :
Q = I 2Rt
+ Nếu đo Q bằng đơn vị calo :
Q = 0,24I 2Rt
Trong đó :
I đo bằng ampe (A),
R đo bằng ôm (?),
t đo bằng giây (s) thì
Q đo bằng jun (J).
III. Vận dụng
C4. Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài : Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên ?
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
áp dụng định luật Jun - Len-xơ : Q = I 2Rt
iI định luật jun - len-xơ
3.Phát biểu định luật
1. Hệ thức của định luật :
Ta có : Nhiệt lượng toả ra trên dây tóc : Qdt= I 2Rdtt
Nhiệt lượng toả ra trên dây nối : Qdn= I 2Rdnt
Hai dây này mắc nối tiếp nên có I như nhau và cùng thời gian t
Vì Rdt > Rdn nên Qdt > Qdn
C5. Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là 20oC. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng toả vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K.
Tóm tắt
ấm điện: 220V-1000W
U = 220V
V = 2l
to1 = 20oC
to2 = 100oC
c = 4200J/kg.K
t = ?
Bài giải
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 2kg nước để tăng từ 20oC lên 100oC là:
Q = mc( to2 - to1 ) = 4200.2.80 = 672000 (J)
ĐiƯn n�ng m� b�p ti�u thơ trong th�i gian t l� :
Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm nên A = Q
Do đó thời gian đun sôi nước là : P .t = 672000J
t =
672000
1000
= 672(s)
ĐS : 672s
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
iI định luật jun - len-xơ
III. Vận dụng
m = 2kg
A = P .t
Giáo dục Bảo vệ môi trường:
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong trường hợp nào là có ích, trường hợp nào là vô ích ?
- Các thiết bị đốt nóng: bàn là, bếp điện, lò sưởi, . Việc tỏa nhiệt là có ích.
- Các động cơ điện, các thiết bị điện tử gia dụng khác, việc tỏa nhiệt là vô ích.
Cần có biện pháp gì để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt ?

Để tiết kiệm điện năng, cần giảm sự tỏa nhiệt hao phí đó bằng cách giảm điện trở nội (điện trở trong) của chúng.
Câu 1: Chọn cụm từ đúng điền vào chỗ trống khi phát biểu định luật Jun - Lenxơ
"NhiƯt l�ỵng to� ra � d�y d�n khi c� d�ng �iƯn ch�y qua t� lƯ thu�n víi .................., víi �iƯn tr� cđa d�y d�n v� th�i gian d�ng �iƯn ch�y qua"

A. c��ng �� d�ng �iƯn.
B. hiệu điện thế.
C. b�nh ph��ng c��ng �� d�ng �iƯn.
D. Cả A, B, C đều đúng.
C. b�nh ph��ng c��ng �� d�ng �iƯn.
Câu 2: Định luật Jun - Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành ?
A. Nhiệt năng
B. Hóa năng
C. Cơ năng
D. Năng lượng ánh sáng
A. Nhiệt năng
Câu 3: Trong gia đình, các thiết bị đun nóng bằng điện sử dụng nhiều điện năng nhất. Biện pháp tiết kiệm nào dưới đây là hợp lý nhất ?
A.Không sử dụng các thiết bị đun nóng bằng điện.
B.Không đun nấu bằng điện.
C. Chỉ sử dụng các thiết bị nung nóng bằng điện trong thời gian tối thiểu cần thiết.
D. Không đun nấu bằng điện và chỉ sử dụng các thiết bị nung nóng khác như bàn là, máy sấy tóc trong thời gian tối thiểu cần thiết.
C. Chỉ sử dụng các thiết bị nung nóng bằng điện trong thời gian tối thiểu cần thiết.
Có thể em chưa biết
Tuỳ theo vât liệu và tiết diện dây dẫn mà các dây dẫn chỉ chịu được những dòng điện có cường độ nhất định. Quá mức đó, theo định luật Jun -Len -xơ, dây dẫn có thể nóng đỏ, làm chảy vỏ bọc và gây hoả hoạn. Sử dụng cầu chì mắc nối tiếp với mỗi dụng cụ điện, khi có sự cố, cường độ dòng điện tăng lên quá mức cho phép, thì dây chì sẽ nóng chảy và ngắt mạch tự động, tránh được tổn thất. Vì thế, dây chì và dây dẫn điện phải có tiết diện được tính toán phù hợp với cường độ dòng điện định mức.
Bảng 1: Tiết diện của dây đồng và dây chì được quy định theo cường độ dòng điện định mức.
Cuờng độ dòng điện định mức ( A)
Tiết diện dây đồng (mm2)
Tiết diện dây chì (mm2)
1
2,5
10
0,75
0,5
0,1
1,1
0,3
3,8
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
C5. Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là 20oC. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng toả vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K.
Tóm tắt
ấm điện: 220V-1000W
U = 220V
V = 2l
to1 = 20oC
to2 = 100oC
c = 4200J/kg.K
t = ?
Tiết 19 B�i 16. ��nh lu�t jun - len-x�
i. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
iI định luật jun - len-xơ
III. Vận dụng
m = 2kg
Hướng dẫn
Q = mc( to2 - to1 )
Ta có :
A = P t
Theo định luật bảo toàn năng lượng : A = Q
45
15
30
60
A
V
K
5
10
20
25
40
35
50
55
t = 300s ; ?t = 9,50C
I = 2,4A ; R = 5Ω
m1 = 200g = 0,2kg
m2 = 78g = 0,078kg
c1 = 4 200 J/kg.K
c2 = 880 J/kg.K
* Em hãy mô tả thí nghiệm và nêu tác dụng của các dụng cụ điện có trong thí nghiệm ?
Mục đích TN: Xác định di?n năng sử dụng và nhiệt lượng toả ra.
* Mục đích của thí nghiệm là gì ?