Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

HS 1; Viết các công thức tính công suất điện.
HS 2; Viết các công thức tính công của dòng điện
KIỂM TRA BÀI CŨ
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 ?
?
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
2. Toàn bộ phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
A
45
15
30
60
V
K
5
10
20
25
40
35
50
55
t = 300s ; t0 = 9,50C
I = 2,4 A ; R = 5 Ω
m1 = 200g = 0,2kg
m2 = 78g = 0,078kg
c1 = 4200J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM KIỂM TRA ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ
250C
34,50C
+
_
2,4A
12V
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
C1 - Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên.
C2 - Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó.
C3 - Hãy so sánh A và Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh.
Cho biết:
m1= 200g = 0,2kg
m2= 78g =0,078kg c1 = 4 200J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
I = 2,4(A)
R = 5()
t = 300(s)
t0 = 9,50C
+ A = ?
+ Q= ?
+ Q so sánh với A
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 = I2Rt
II. Định luật Jun – Len-Xơ
James Prescott Joule (1818-1889)
Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804-1865)
C4 Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: Tại sao 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 ?
Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng thời gian và cường độ, vì chúng mắc nối tiếp với nhau.
Theo định luật Jun – Len-xơ, nhiệt lượng toả ra tỉ lệ thuận với điện trở. 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 do đó, dây nối hầu như không nóng lên
C5: Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220Vđể đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là 20oC. 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
Tóm tắt:
U= Uđm= 220V
P = 1000W
m = 2kg
t01 = 200C
t02 = 1000C
c = 4200J/kg.K. t = ?
Định luật
Jun – Len xơ
Điện năng
biến đổi thành
nhiệt năng
Một phần
điện năng
biến đổi thành
nhiệt năng
Toàn bộ
điện năng
biến đổi thành
nhiệt năng
Hệ thức của định luật
theo đơn vị (J);
Q = I2Rt
Hệ thức của định luật
theo đơn vị (calo);
Q = 0,24.I2Rt
Trong đó;
I là cường độ dòng điện (A)
R là điện trở ( Ω )
t là thời gian (s)
Q là nhiệt lượng (J)
Q = Pt
Q = UIt
SƠ ĐỒ KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
BÀI TẬP: 16-17.5/ T23SBT
Một dây dẫn có điện trở 176 được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính nhiệt lượng do dây dẫn toả ra trong 30phút?
Giải
Cho biết:
R = 176
U = 220V
t = 30’ = 1800s
Tính:
Q = ?
Cường độ dòng điện qua dây dẫn:
Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn
trong 30 phút là:
Q = I2Rt = 1,252.176.1800 = 495000J
CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT
* Tuỳ theo vật liệu và tiết diện 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 cháy 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 quá mức cho phép, thì dây chì sẽ nóng chảy và ngắt mạch điện, 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.