Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

a) Trong các dụng cụ, thiết bị sau. Hãy kể tên dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần năng lượng ánh sáng
b)Trong số các thiết bị hay dụng cụ sau, thiết bị hay dụng cụ nào biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng?
a) Trong số các thiết bị hay dụng cụ sau, thiết bị hay dụng cụ nào biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.
b. Các dụng cụ điện biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng có bộ phận chính là một đoạn dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan hãy so sánh điện trở suất của dây dẫn hợp kim này với các dây dẫn bằng đồng.
Dây
Constantan
Hoặc dây
Nikêlin
1,7.10-8 < 0,5.10-6 < 0,4.10-6
Vậy dây dẫn bằng đồng có điện trở suất nhỏ hơn dây dẫn bằng Constantan và Nikêlin
- 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
45
15
30
60
A
V
K
5
10
20
25
40
35
50
55
t = 300s ; ?t = 9,50C
I = 2,4A ; R = 5?
m1 = 200g = 0,2kg
m2 = 78g = 0,078kg
c1 = 42 000J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
250C
34,50C
+
_
Mô phỏng thí nghiệm trên:
m2 = 78g = 0,078kg
t = 300s
c1= 4200J/kg.K
Tóm tắt
I = 2,4A
c2 = 880J/kg.K
?to = 9,5oC
R = 5?
m1= 200g = 0,2 kg
giải
Điện năng của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên là :
A = I2Rt = (2,4)2.5.300
= 8640(J)
C1 Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên
giải
C2 Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó
Nhiệt lượng bình nhôm nhận được.
Nhiệt lượng nước nhận được.
Q1=c1m1?to=4200.0,2.9,5= 7980 (J)
Q2 = c2m2?to = 880.0,078.9,5 = 652,08 (J)
Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được.
Q = Q1 + Q2 = 7980 + 652,08 = 8632,08(J)
giải
C3 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
C3. Ta thấy : Q ? A
Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì Q = A.
H.Len-xo( 1804- 1865)
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.
Phát biểu định luật�:
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 ?
áp dụng định luật Jun - Len-xơ : Q = I 2Rt
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 2lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 200C. 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
Udm = 220V = U
Pdm = 1000W
V = 2lít => m = 2kg
t01 = 200C
t02 = 1000C
c = 4200 J/kg.K
t = ?
Gi?i
Di?n mang m� ?m di?n nh?n du?c A = Pt
Nhi?t lu?ng m� nu?c nh?n v�o d? tang nhi?t d? t? 200C - 1000C l� : Q = mc(t2 - t1)
Theo d?nh lu?t b?o to�n nang lu?ng ta cú : A = Q
? Pt = mc(t2 - t1)
1) Định luật Jun - Len-xơ cho biết điện năng biến đổi thành�:

D. Nhiệt năng.
C. Hoá năng.
B. Năng lượng ánh sáng.
A. Cơ năng.

2) Câu phát biểu nào dưới đây là không đúng?
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua�:
A. tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua.
B. tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua.
C. tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với thời gian dòng điện chạy qua và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn.
D. tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua.
3/ Nếu Q tính bằng calo thì biểu thức nào là của định luật Jun - Len-xơ :
A. Q = I2Rt C. Q = 0,24I2Rt
B. Q = IR2t D. Q = 0,42IR2t
4/ Chọn phép biến đổi đúng:
B. 1J = 4,18cal D. 1cal = 4,18J
A. 1J = 0,42cal C. 1cal = 0,24J
Bài 5 : Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu của một điện trở R thì cường độ dòng điện chạy qua là I. Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn trong thời gian t ?


A. Q = I2 R t
C. Q = U I t
Bài 6: Dòng điện có cường độ 5mA chạy qua một điện trở 2k? trong thời gian 5 phút, thì nhiệt lượng toả ra ở điện trở này có giá trị nào dưới đây?
A. Q = 50J
C. Q = 3J
B. Q = 30J
D. Q = 15J
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