Bài giảng Vật lí 9 - Bài 16: Định luật Jun – len xơ - GV: Nguyễn Đức Hùng

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 9 - Bài 16: Định luật Jun – len xơ - GV: Nguyễn Đức Hùng

1. 1. Điện năng là gì? Điện năng có thể biến đổi thành các dạng năng lượng nào? 2. Viết các biểu thức tính điện năng tiêu thụ trên đoạn mạch chỉ có điện trở R?
2. 1. Điện năng là năng lượng của dòng điện Nhiệt năng Quang năng Điện năng Cơ năng Hóa năng 2. Biểu thức: A = Pt = UIt = I2Rt = U2t/R
3. Nhiệt năng (hao phí) I.1.a/ Điện năng Quang năng (có ích)
4. Nhiệt năng (hao phí) I.1.b/ Điện năng Cơ năng (có ích)
5. 0 0 Nhiệt năng Q Làm nóng vật: Qi = mc(t2 - t1 ) Làm nóng môi trường: Qhp I.2.a/ Toàn bộ điện năng A Bộ phận chính của các dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng này là gì?
6. Một cuộn dây nung nóng trong lò nướng bánh điện, cho thấy màu sắc dây chuyển từ đỏ sang vàng.
7. b. Bộ phận chính của các dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng là dây đốt làm bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan (dây mayso) có điện trở suất lớn để tăng tác dụng nhiệt.
8. II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN XƠ Biến đổi hoàn toàn Điện năng A Nhiệt năng Q
9. K _ + 60 V 55 5 A 50 10 15 34,50C 45 40 20 35 25 30 250C 11
10. 1. Xử lí kết quả của thí nghiệm: 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 Ampe kế chỉ I=2,4A và kết hợp với số chỉ của Vôn kế biết được điện trở của dây là R=5 . Sau thời gian t=300s, nhiệt kế cho biết Hình 16.1 nhiệt độ tăng t=9,50C. Biết nhiệt dung riêng nước là c1=4200J/kg.K và của nhôm c2= 880J/kg.K
11. C1: Tổ1,3 (Nhóm đôi): Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian 300s. C2: Tổ2,4 (Nhóm đôi): Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian trên.
12. Hoạt động nhóm, thực hiện câu C1, C2, C3 trang 45 SGK I = 2,4A R = 5Ω t = 300s C1. Tính điện năng tiêu thụ A = ? m1 = 200g = 0,2kg c1 = 4200 J/kg.K m2 = 78g = 0,078kg c2 = 880 J/kg.K t0 = 9,50 C C2. Tính nhiệt lượng mà nước và bình nhận được Q = ? C3. So sánh A và Q và nêu nhận xét.
13. 2. Định luật Jun – Lenxơ a. Phát biểu định luật Nhiệt lượng tỏa ra trên 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 dây dẫn đó 2 b. Hệ thức của định luật Q = I Rt I: cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (A) R: điện trở của dây dẫn (Ω) t: Thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn (s) Q: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn (J) Nếu Q tính bằng đơn vị calo: Q = 0,24 I2Rt (Cal)
14. J.P. JOULE H.LENZ (1818 - 1889) (1804 - 1865)
15. CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT + Để tránh gây chập cháy điện, dây chì và dây dẫn điện phải có tiết diện được tính toán phù hợp với cường độ dòng điện định mức Cường độ dòng điện Tiết diện dây đồng Tiết diện dây chì định mức (A) (mm2) (mm2) 1 0,1 0,3 2,5 0,5 1,1 10 0,75 3,8 + Sự tỏa nhiệt trên các thiết bị điện gia dụng và động cơ điện là vô ích, cần giảm sự hao phí điện năng bằng cách giảm điện trở của chúng. + Em hãy tìm hiểu về vật liệu siêu dẫn (có điện trở bằng 0) + Tìm hiểu thêm về cuộc đời và sự nghiệp khoa học của hai nhà Vật lí học Jun và Len-xơ.
16. SỬ DỤNG AN TOÀN, TIẾT KIỆM ĐIỆN + Chỉ sử dụng các thiết bị, đồ dùng điện khi thật cần thiết. + Sử dụng cầu chì, aptomat để bảo vệ mạng điện và các thiết bị điện nhằm hạn chế sự cố hỏa hoạn, cháy nổ do điện + Trước khi ra khỏi nhà cần tắt các thiết bị, đồ dùng điện và ngắt cầu dao hoặc aptomat để giảm hao phí điện do tỏa nhiệt trên đường dây
17. LUYỆN TẬP Câu 1. Định luật Jun - Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành: A. nhiệt năng B. năng lượng ánh sáng C. hoá năng D. cơ năng Câu 2. Dụng cụ, thiết bị điện hoạt động dựa trên hiệu ứng Jun - Lenxơ là: A. đèn LED B. quạt điện C. chuông điện D. bếp điện Câu 3. Hệ thức của định luật Jun - Lenxơ là: A. Q = IR²t B. Q = I²Rt C. Q = I²R²t D. Q = IRt Câu 4. Nếu Q tính bằng calo thì hệ thức của định luật Jun - Lenxơ là: A. Q = UIt B. Q = 0,24 IR²t C. Q = 0,24 I²Rt D. Q = 0,42 I²Rt Câu 5. Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên một dây dẫn khi có dòng điện chạy qua? A. Q = UIt B. Q = Ut/ I C. Q = I²Rt D. Q = U²t/R
18. 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 ? Trả lời : - Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ vì chúng được mắc nối tiếp nhau. - Theo định luật Jun - Lenxơ, 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 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. Dây nối hầu như không nóng lên và có nhiệt độ gần như nhiệt độ của môi trường.
19. VẬN DỤNG C5: Một ấm điện có ghi 220V - 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 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 Tóm tắt: Giải U = 220V - Vì U = Uđm = 220V nên P = Pđm = 1000W P = 1000W Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: m = 2kg A = Q 0 0 0 0 t 1 = 20 C Hay: P.t = m.c(t 2 – t 1) 0 0 t 2 = 100 C c = 4200J/kg.K t = ? Thời gian đun sôi nước là 11 phút 12 giây
20. Gói 4: Dụng cụ sử dụng điện được chia thành hai lại gồm : dụng cụ tỏa nhiệt và máy thu điện. Trong đó máy HƯỚNG DẪN VỀ NHÀthu điện là dụng cụ chuyển hóa phần lớn điện năng thành năng lượng khác, không phải nhiệt năng. - Học bài cũ và làm bài tập trang 42 - 43 SBT. Câu 1: - HãyChuẩn bị nêu mộttrước số Bmáyài 17 trang 47 – 48 SGK để thu điện? tiết sau chữa bài tập. Trả lời Máy quạt, máy bơm, đồng hồ điện tử, ăc qui khi nạp điện .
21. Chứng minh rằng: a. Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch R1nt R2 thì nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở tỉ lệ thuận với giá trị của điện trở b. Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch R1// R2 thì nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với giá trị của điện trở HD: Ý a,b lần lượt sử dụng công thức và Q = I2Rt
22. Câu 4. Nhiệt lượng tỏa ra trên một điện trở 20 khi có dòng điện 2A chạy qua trong 30s là: A. 2400J B. 120J C. 240J D. 1200J Câu 5. Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở 80 và nhiệt lượng tỏa ra trong mỗi giây là 500J. Cường độ dòng điện qua bếp khi đó: A. 0,4A B. 2,5A C. 0,16A D. 6,25A Câu 6. Mắc một dây dẫn có điện trở 176 vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V trong 12 phút. Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn đó là: A. 464640J B. 3300J C. 38720J D. 198000J Câu 7. Một dòng điện có cường độ 2mA chạy qua một điện trở 3k trong 6 phút. Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn đó là : A. 36 000J B. 36J C. 4,32J D. 2160J
23. CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT Tùy theo vật liệu và tiết diện dây mà các dây dẫn chỉ chịu được những dòng điện có cường độ nhất định. Quá mức đó, theo định luật Jun – Lenxơ 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. Cường độ dòng điện Tiết diện dây đồng Tiết diện dây chì định mức (A) (mm2) (mm2) 1 0,1 0,3 2,5 0,5 1,1 10 0,75 3,8