Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

CHÀO MỪNG CÁC THẦY CÔ GIÁO VỀ DỰ TIẾT HỌC HÔM NAY.
CHÚC THẦY CÔ SỨC KHỎE, CHÚC CÁC EM HỌC TỐT.
Điện năng có thể biến đổi thành dạng năng lượng nào?
Các tác dụng của dòng điện?
a)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 năng lượng ánh sáng?
a) Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng:
Bóng đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, đèn compac
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?
b) Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng và cơ năng:
Máy bơm nước, máy khoan, quạt điện .
Trong số các thiết bị hay dụng cụ sau, thiết bị hay dụng cụ nào biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng?
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng:
a. Máy tắm nước nóng, nồi cơm điện, bàn ủi điện,?m di?n.
b. Bộ phận chính của các dụng cụ này là một dây do?n dẫn bằng hợp kim Nikêlin hoặc Constantan.
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
m2 = 78g
c1 = 42 000J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
2. XỬ LÍ KẾT QUẢ CỦA THÍ NGHIỆM KI?M TRA
Hình 16.1 mô tả thí nghiệm xác định điện năng sử dụng và nhiệt lượng tỏa 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 ampekế chỉ I = 2,4A và kết hợp với số chỉ của vôn kế biết được điện trở của dây là R = 5Ω . Sau thời gian t = 300s, nhiệt kế cho biết nhiệt độ tăng = 9,50C. Biết nhiệt dung riêng của nước là C1 = 4200J/kg.k và của nhôm là C2 = 880J/kg.k
SINH HOẠT NHÓM
m1 = 200g = 0,2kg ; m2 = 78g = 0,078kg ;
c1 = 42 000J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K
I = 2,4(A) ; R = 5() ; t = 300(s); t = 9,50C

Nhóm 1,2�: C1: Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian 300s
Nhóm 3,4�: C2�: Hãy tính nhiệt lượng Q1 mà nước nhận được trong thời gian 300s.

Nhóm 5,6�: C2�: Hãy tính nhiệt lượng Q2 mà bình nhôm nhận được trong thời gian 300s.
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.
Mối quan hệ giữa Q,I,R và t trên đây đã được nhà vật lí người Anh J.P.Jun ( Jame Prescott Joule, 1818 – 1889) và nhà vật lí người Nga H.Len – Xơ ( Heinrch Lenz, 1804 – 1865) độc lập tìm ra bằng thực nghiệm và được phát biểu thành định luật mang tên hai ông:
J.P.Jun
H.Len - xơ
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.
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 ?

C4
C4
Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ vì chúng được mắc nối tiếp với nhau. Theo định luật Jun – Len xơ, nhiệt lượng tỏa 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 tỏa ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và truyền phần lớn 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 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là 200C. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.k.
Tùy theo vật liệu và tiết diện dây dẫn mà các dây dẫn chỉ chịu được những dòng điện có cường độ nhất định. Qua mức đó, theo định luật Jun – Len xơ, dây dẫn có thể nóng đỏ, làm chảy vỏ bọc và gây hỏa hoạn. Sử dụng cầu chì mắc nối tiếp với mỗi dụng cụ dùng 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.
Tiết diện của dây đồng và dây chì được quy định theo cường độ dòng điện định mức: