Bài 16: Định luật Jun - Lenxo - Vở BT Vật lí lớp 9

Bài 16: Định luật Jun - Lenxo

A – ÔN TẬP

I - Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng

1. Điện năng được biến đổi một phần thành nhiệt năng

a. 3 dụng cụ biến đổi điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng là nồi cơm điện, bàn là, bóng đèn.

b. 3 dụng cụ biến đổi điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng là cần cẩu, máy bớm, quạt điện.

2. Điện năng được biến đổi toàn bộ thành nhiệt năng

a. 3 dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng là bàn là nhiệt, bếp điện, mỏ hàn.

b. So sánh: Dây hợp kim nikêlin và constantan có điện trở suất lớn hơn rất nhiều so với dây đồng.

II - Định luật Jun - Lenxơ

2. Kết quả thí nghiệm:

C1:

Trong thời gian 300s, dòng điện chạy qua dây dẫn điện trở có điện năng là:

A = P R. t = I².R. t = 2,4².5.300 = 8640 J

C2:

Nước nhận được nhiệt lượng Q₁ là: Q₁ = c₁m₁Δ t° = 4200.0,2.9,5 = 7980 J

Bình nhôm nhận được nhiệt lượng Q₂ là:

Q₂ = c₂.m₂.Δ t° = 880.0,078.9,5 = 652,08 J

Bình nhôm và nước nhận được nhiệt lượng là: Q = Q₁ + Q₂ = 8632,08 J

C3:

So sánh: A và Q tương đương nhau.

Vậy nếu tính cả phần nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì A và Q có giá trị như nhau.

III - Vận dụng

C4: Cùng một dòng điện chạy qua, dây nối gần như không nóng lên, còn dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, vì: dây tóc bóng đèn mắc nối tiếp với dây nối nên chúng có cùng cường độ dòng điện. Theo định luật Jun - Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra ở dây tóc và dây nối tỉ lệ với điện trở của từng đoạn dây. Dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều, nên dây tóc nóng lên đến 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, nên dây nối hầu như không nóng lên.

C5:

Ấm sử dụng ở hiệu điện thế U = U_đm = 220V nên ấm có công suất tiêu thụ là P = 1000 W

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

A = Q = P. t = c. m (t°₂ - t°₁)

=> Nước được đun sôi trong thời gian là:

B – LÀM BÀI TẬP

I – Bài tập sách bài tập

Câu 16 - 17.1 trang 49 Vở BT Vật Lí 9: Đáp án D: Định luật Jun-Len-xơ cho biết điện năng biến đổi thành nhiệt năng

Câu 16 - 17.2 trang 49 Vở BT Vật Lí 9: A là phát biểu không đúng

Câu 16 - 17.3 trang 49 Vở BT Vật Lí 9:

a. Gọi Q₁ và Q₂ là nhiệt lượng tỏa ra ở các điện trở

Ta có:

R₁ nt R₂ nên I₁ = I₂ mà t₁ = t₂

Suy ra Q₁/Q₂ = R₁/R₂

b. Vì R₁ song song R₂ nên hiệu điện thế U giữa hai đầu của chúng bằng nhau.

Ta có:

Vì R₁ // R₂ nên U₁ = U₂; mà t₁ = t₂

II - Bài tập nâng cao

Câu 16a trang 49 Vở BT Vật Lí 9:

Nhúng ngập một dây điện trở trong 1l nước có nhiệt độ ban đầu là 23° C. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây là 220V, cường độ dòng điện chạy qua dây là 5A. Thời gian cần để đun sôi nước là bao nhiêu nếu bỏ qua nhiệt lượng do ấm thu được và nhiệt lượng tỏa vào môi trường xung quanh?

Tóm tắt đề bài:

V = 1 l ⇒ m = 1 kg

t₁ = 23° C; t₂ = 100° C;

U = 220 V; I = 5A

t =?

Lời giải:

Bỏ qua nhiệt lượng do ấm thu được và tỏa vào môi trường xung quanh nên ta có: A = Q = P. t = m. c. Δ t°

=> Nước được đun sôi trong thời gian là:

Bài 18: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q - I 2 trong định luật Jun-Lenxo

1. Trả lời câu hỏi

a. Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào các yếu tố là: điện trở của dây dẫn, thời gian dòng điện chạy qua và cường độ dòng điện.

Sự phụ thuộc đó được biểu thị bởi công thức: Q = I2. R. t

b. Mối liên hệ giữa Q và các đại lượng m1, m2, c1, c2, to1, to2 được biểu thị bởi hệ thức:

Q = (c1. m1 + c2. m2). (t1o - t2o)

c. Nếu toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra bởi dây dẫn điện trở R có cường độ dòng điện I chạy qua trong thời gian t được dùng để đun nóng nước và cốc trên đây thì hệ thức biểu thị mối liên hệ giữa độ tăng nhiệt độ Δto = t2o - t1o và cường độ dòng điện I là:

Nếu bỏ qua sự hao phí nhiệt ra môi trường bên ngoài và sai số trong quá trình làm thực nghiệm thì ta có thể coi:

3. Kết luận

Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện.

Công thức: Q = I². R. t

Trong đó: I là cường độ dòng điện (A), R là điện trở dây dẫn (Q), t là thời gian dòng điện chạy qua (s), Q là nhiệt lượng tỏa ra (J)).

Bài trước: Bài 15: Thực hành: Xác định công suất của các dụng cụ điện - Vở BT Vật lí lớp 9 Bài tiếp: Bài 17: Bài tập vận dụng định luật Jun - Lenxo - Vở BT Vật lí lớp 9