Bài 17. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ

Phòng GD & ĐT Chợ Lách
Trường THCS Long Thới
Vật Lý 9
Định Luật Jun -- Len-xơ
KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu hỏi 1: Em hãy cho biết điện năng có thể biến đổi thành những dạng năng lượng nào? Cho ví dụ.
TL: Điện năng có thể biến đổi thành các dạng năng lượng như: Cơ năng, nhiệt năng, quang năng ...
Ví dụ: Bóng đèn dây tóc, đèn LED…biến đổi điện năng thành nhiệt năng và quang năng.
Quạt điện, máy bơm nước…biến đổi điện năng thành nhiệt năng và cơ năng.
Câu hỏi 2: Viết công thức tính công của dòng điện sản ra trong một đoạn mạch. Ghi chú đơn vị đo của từng đại lượng.
Trả lời: A = P.t = UIt
A: Công của dòng điện (J)
P: Công suất điện (W)
U: Hiệu điện thế (V)
I: Cường độ dòng điện (A)
t: Thời gian dòng điện chạy qua (s)
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?
?
Bài 16
ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
Trường PT DTNT Sa Thầy
Tổ Lý – Tin – Công Nghệ
+
-
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ 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. Các dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng:
Bóng đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, đèn compắc…
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
Hiệu suất phát sáng của một số bóng đèn:

Bóng đèn dây tóc: 10 – 15 lumen/W.
Bóng đèn com pắc: 45 – 60 lumen/W.
Bóng đèn huỳnh quang T10: 50 – 55lumen/W.
Bóng đèn huỳnh quang T8: 70 – 85lumen/W.
Bóng đèn huỳnh quang T5: 90 – 105lumen/W.
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
b. Các dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng :
Quạt điện, Máy bơm nước, Máy khoan …
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
a. Các dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng:
Nồi cơm điện, Bàn là, Bếp điện, Ấm nước điện….
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.
Dây Constantan
Hoặc dây Nikêlin
1,7.10-8 < 0,5.10-6 < 0,4.10-6

Vậy:
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
Hãy so sánh điện trở suất của dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan với các dây dẫn bằng đồng.
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn điện trở R khi có dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t là: Q = I2Rt
1. Hệ thức của định luật
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
Kiểm tra hệ thức định luật Jun – Lenxơ
Mục đích của thí nghiệm là gì?
Em hãy mô tả thí nghiệm và nêu tác dụng của các dụng cụ điện có trong thí nghiệm ?
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
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 = 0,2kg
m2 = 78g = 0,078kg
c1 = 42 000J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
Mô phỏng thí nghiệm:
250C
+
_
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
1. Hệ thức của định luật
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.
Tóm tắt:
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= ?
+ So sánh A và Q.
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.
C2: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó.
A = I2Rt
Q = m.c.∆t
Q = QNước + QNhôm
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
1. Hệ thức của định luật
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
C1: Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên là:
A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8640 J
Tóm tắt:
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= ?
+ So sánh A và Q.
C2: Nhiệt lượng Q1 mà nước nhận được là:
Q1 =m1.c1.∆t0 = 0,2.4200.9,5 = 7980 J
Nhiệt lượng Q2 mà bình nhôm nhận được là:
Q2 =m2.c2.∆t0 = 0,078.880.9,5 = 652,08 J
Nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được là:
Q = Q1 + Q2 = 7980 +652,08 =8632,08 J
C3: Ta thấy A  Q
Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì A = Q
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
3. Phát biểu định luật
J.P.Jun (James Prescott Joule, 1818-1889)
H.Len-xơ (Heinrich Lenz, 1804-1865)
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.
Lưu ý: Q = 0,24I2Rt (Cal)
1J = 0,24 Cal, 1Cal = 4,18J
Q = I2Rt
I: cường độ dòng điện (A)
R: Điện trở của dây dẫn (Ω)
t: Thời gian dòng điện chạy qua (s)
Q: Nhiệt lượng tỏa ra (J)
Hệ thức của định luật:
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
GDBVMT:
Đối với các thiết bị điện-nhiệt như bàn là, bếp điện,
ấm điện… toả nhiệt là có ích nên dây đốt nóng của các thiết bị được làm bằng vật liệu có điện trở suất lớn
(nicrom, nikenlin, vonfram…)

- Đối với một số thiết bị điện như động cơ điện và các thiết bị điện tử gia dụng toả nhiệt là vô ích để tiết kiệm điện năng cần giảm sự toả nhiệt hao phí đó bằng cách giảm điện trở, sử dụng dây dẫn có điện trở suất nhỏ (đồng , nhôm) => tiết kiệm được năng lượng.
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
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?
TL: 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).
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
Giải:
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 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:
Ấm (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 P.t = mc(t02 – t01) nên
Thời gian đun sôi nước là :


III. VẬN DỤNG
BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT
Hãy nêu nguyên tắc hoạt động của cầu chì?
Tiết diện của dây đồng và dây chì được quy định theo cường độ dòng điện định mức:
Cầu chì mắc nối tiếp với mỗi dụng cụ điện, khi có sự cố, cường độ dòng điện tăng lên quá mức cho phép, dây cầu chì sẽ nóng chảy và ngắt mạch tự động tránh được tổn thất.
Chân thành cảm ơn
QUÝ THẦY CÔ
VÀ CÁC EM HỌC SINH
- Liên hệ về hiệu suất của một số loại đèn->giáo dục sử dụng tiết kiệm điện
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
MỘT SỐ GỢI Ý VỀ LIÊN HỆ THỰC TẾ-GD (KHOA)
- Giải thích vì sao dây đốt nóng của các thiết bị điện-nhiệt lại làm bằng vật liệu có điện trở suất lớn, vật liệu làm dây dẫn điện, dây quấn stato, roto của các động cơ điện làm bằng các vật liệu có điện trở xuất nhỏ (đồng, nhôm)
- Giải thích việc chọn dây dẫn phù hợp với cđdđ
- Giáo dục học sinh không được dùng các dây dẫn khác thay thế dây chì trong cầu chì