Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

1
V
Ậ
T
L
Ý
9
TRƯỜNG THCS CÁT HANH
TRƯỜNG THCS CÁT HANH
PHÒNG GD HUYỆN PHÙ CÁT * TRƯỜNG THCS CÁT HANH *
GD
PHÙ CÁT
* NIÊN KHOÁ 2009-2010*
Chúc các em học tập tốt
BÀI GIẢNG
Chúc các em học tập tốt
2
Câu 1: Công suất điện cho biết:
A. Khả năng thực hiện công của dòng điện.
B. Năng lượng của dòng điện.
C. Lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.
D. Mức độ mạnh yếu của dòng điện.
3
Câu 2: Một quạt điện dùng trên xe ôtô có ghi 12V-15W.
TL câu 2:
a. Cần phải mắc vào HĐT là bao nhiêu để nó chạy bình thường ? Tính cường độ dòng điện chay qua quạt khi đó.
b. Tính điện năng mà quạt sử dụng trong một giờ khi chạy bình thường.
c. Khi quạt chạy năng lượng điện biến đổi thành dạng năng lượng nào ? Cho rằng hiệu suất của quạt là 85%, tính điện trở của quạt.
a. Phải mắc vào HĐT định mức là U=12V
Cường độ dòng điện chạy qua quạt khi đó là: I=P/U=15/12=1,25A
b. Điện năng mà quạt tiêu thụ trong 1 giờ là: A=P.t=15.3600=54000J=0,015kW.h
c. Điện năng được biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.
Phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng là: Pnh=P(1-H)=15.0,15=2,25J
Vậy điện trở của quạt là:
R=Pnh/I2=2,25/1,252=1,44ôm
4
Tiết 16
ĐỊNH LUẬT
JUN-LEN XƠ
5
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
Hãy kể tên ba dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng.
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
6
Ba dụng cụ đó là
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
7
Các em xem hình lớn hơn
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
8
b. Hãy kể tên ba dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng?
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
9
a. Hãy kể tên ba dụng cụ điện có biến đổi điện năng thành nhiệt năng năng?
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
10
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
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
11
II. Định luật Jun - Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn điện trở R khi có dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t là : Q=I2Rt (J)
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
12
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
Hình bên mô tả TN xác định điện năng sử dụng và nhiệt toả ra. Khối lượng nước m1=200g được đựng trong bình bằng nhôm có khối lượng m2=78g và được đun nóng bằng dây điện trở.
Điều chỉnh biến trở để ampe kế chỉ I=2,4A và kết hợp số chỉ của vôn kế biết điện trở của dây là R=5Ôm.
Sau thời gian t=300s, nhiệt kế cho biết nhiệt độ tăng t0=9,50C. Biết NDR của nước c1=4 200J/kg.K và của nhôm c2=880J/kg.K
II. Định luật Jun - Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
13
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
Mô phỏng thí nghiệm trên:
250C
34,50C
+
_
14
C1 Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên.
TLC1
A=I2Rt=(2,4)2.5.300=8 640J
C2 Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhân được trong thời gian đó.
TLC2 Nhiệt lượng nước nhận được là: Q1=c1m1 t0= 4 200.0,2.9,5=7980J
Nhiệt lượng nhôm nhận được là: Q2=c2m2 = 880.0,078.9,5=652,08J
Nhiệt lượng nước và nhôm nhận được là: Q=Q1+Q2 =8632,08J
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
II. Định luật Jun - Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
15
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.
TLC3
Ta thấy Q=A
Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì
Q =A
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
II. Định luật Jun - Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
16
3. Phát biểu định luật
Mối quan hệ giữa Q, I, R và t trên đây đã được nhà vật lý người Anh
J.P.Jun (James Prescott Joule, 1818-1889)
Và nhà vật lý người Nga
H.Len-xơ (Heinrich Lenz, 1804-1865)
độc lập tìm ra bằng thực nghiệm và phát biểu thành định luật mang tên hai ông
Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
II. Định luật Jun - Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
?
17
Hệ thức của định luật Jun-Len -xơ:
Q= I2Rt
Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun-Len-xơ là: Q = 0,24I2Rt
3. Phát biểu định luật
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
II. Định luật Jun - Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
?
18
III.Vận dụng
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 sáng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên ?
TLC4 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 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).
Qdây = I2Rt do Rdây xấp xỉ bằng 0 nên Q=0
Qđèn = I2Rt do Rđèn > 0 nên Q>0
Cách khác vắn tắt
II. Định luật Jun - Len-Xơ
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
19
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: AĐ ghi: 220V- 1000W V = 2l => m = 2kg t01 = 200C ; t02 = 1000C; c = 4200 J/kg.K. t = ?
Theo định luật bảo toàn năng lượng:
A = Q
hay Q = cm(t02 - t01) mà Q=Pt nên
Thời gian đun sôi nước là�:
P
III.Vận dụng
II. Định luật Jun - Len-Xơ
I. Trường hợp điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ
20
Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua:
Q= I2Rt
21
DẶN DÒ:
Học thuộc ghi nhớ của bài
Đọc “Có thể em chưa biết”
Làm bài tập 9.1–9.14 SBT
Chuẩn trước bài:Điện trở-Biến trở .
22
Các em hãy cố gắng học tốt
TRƯỜNG THCS CÁT HANH
TRƯỜNG THCS CÁT HANH
Hãy yêu thích việc mình làm
bạn sẽ cảm thấy thú vị hơn
và việc mình làm sẽ có hiệu quả hơn.