Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

CÂU HỎI
1. TẠI SAO NÓI DÒNG ĐIỆN CÓ MANG NĂNG LƯỢNG?
2. NÊU KHÁI NIỆM CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN?
3. TẠI SAO 1kWh = 3600000J?
TRẢ LỜI
1. DÒNG ĐIỆN CÓ MANG NĂNG LƯỢNG VÌ NÓ CÓ
THỂ THỰC HIỆN CÔNG VÀ CUNG CẤP NHIỆT LƯỢNG.
2. CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN SẢN RA Ở MỘT ĐOẠN MẠCH
LÀ SỐ ĐO LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHUYỂNHOÁ THÀNH
CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG KHÁC.
3. 1kWh = 1000W.3600s = 3600000Ws = 3600000J
2
CÂU HỎI
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG:
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng:
a. H�y k? t�n ba trong s? c�c d?ng c? di?n sau, d?ng c? di?n n�o bi?n d?i m?t ph?n di?n nang th�nh nhi?t nang v� m?t ph?n th�nh nang lu?ng �nh s�ng?
* Một phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng:
- Bóng đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, đèn compac ...
b. Hãy kể tên ba trong số các dụng cụ sau, dụng cụ điện nào biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng?
* M?t ph?n di?n nang bi?n d?i th�nh nhi?t nang v� co nang:
- Máy bơm nước, máy khoan, quạt điện ...
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng:
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG:
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng:
a. Trong số các dụng cụ điện sau, dụng cụ điện nào biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng?
+ Bộ phận chính của các dụng cụ này là một dây dẫn bằng hợp kim Nikêlin hoặc constantan.
*Toàn bộ điện năng biến đổi thành nhiệt năng:
Máy tắm nước nóng, nồi cơm điện, bàn là điện, ấm điện ...
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ:
1. Hệ thức cuả định luật
Q = I2Rt
A
V
K
t = 300s ; ?t0= 9,50C
I = 2,4A ; R = 5Ω
m1 = 200g
2. XỬ LÝ KẾT QUẢ CỦA THÍ NGHIỆM KIỂM TRA:
0c
c2 = 880J/kg.K
c1 = 4 200J/kg.K
m2 = 78g
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)
t = 9,50C
Tính: A = ?;
Q= ? SS Q với A
Câu C1: Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian : 300s
Câu C2: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian 300s.
Câu C3: So sánh A với Q và nêu nhận xét.
2. XỬ LÝ KẾT QUẢ CỦA THÍ NGHIỆM KIỂM TRA:
C1: Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở: A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8 640J
C2: Nhiệt lượng Q1 do nước nhận được:
Q1 = c1m1t0 = 4200.0,2.9,5 = 7 980 (J)
Nhiệt lượng Q2 do bình nhôm nhận được:
Q2 = c2m2t0 = 880.0,078.9,5 = 652,08 (J)
Nhiệt lượng Q do cả bình và nước nhận được:
Q = Q1+ Q2 = 7980 + 652,08 = 8 632,08 (J)
C3: Ta th?y Q ? A ; N?u tính c? ph?n nhi?t lu?ng truy?n ra mơi tru?ng xung quanh thì: Q = A
3. Phát biểu định luật:
Q = I2Rt
Q = 0,24I2Rt (cal)
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.
III. VẬN DỤNG:
C4. 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?
TL: Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ dòng điện vì chúng mắc nối tiếp. Theo định luật Jun – Len-xơ thì Q ~ R, dây tóc bóng đèn có R lớn nên Q toả ra lớn do đó dây tóc nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng toả ra ít và truyền một phần cho môi trường xung quanh, do đó dây nối hầu như không nóng lên.
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 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
Theo định luật BTNL:
ĐS: 672s
C = 4200J/kg.K
U = Uđm =
C5. Cho biết
?P =
m =
t1 =
t2 =
t = ?
GIẢI:
220V
1000W
2kg
200C
1000C
 P.t = c.m.(t02 – t01)
A = Q
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:
Q = I2Rt
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.
Tiết diện của dây đồng và dây chì được quy định theo cường độ dòng điện định mức:
Bài tập về nhà
Bài 16-17.1 đến 16-17.3 SBT/23
Ôn tập bài 1 đến bài 17
Chuẩn bị bài 18.