Bài giảng Vật lý 6 - Tân Thị Liễu - Tiết 18, Bài 16: Định luật Jun - Lenxơ

 Bóng đèn sợi đốt Mỏ hàn Nồi cơm điện Bóng đèn compac Đèn LED Quạt Bếp điện Máy khoan Bơm nước Bàn là 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? Được xây dựng bằng các lập luận lý thuyết khi áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng cho các trường hợp điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng. Hai nhà vật lý người Anh J.P.Jun (Jam Prescott Joule, 1818-1889) và người Nga H.Len-xơ (Heinrich Lenz, 1804-1865) độc lập tìm ra bằng thực nghiệm mối quan hệ giữa Q, I, R, t. J.P.Jun H.Len-xơ Được phát biểu thành định luật mang tên hai ông. Tiết 18 Bài 16 CẤU TRÚC CHUNG BÀI HỌC Hãy kể tên ba dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng? Hãy kể tên ba dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng? Hãy kể tên ba dụng cụ có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng? Các dụng cụ biến đổi tồn bộ điện năng thành nhiệt năng cĩ bộ phận chính là một đoạn dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan. Hãy so sánh điện trở suất của các dây dẫn hợp Kim này với các dây dẫn bằng đồng. { 𝜌nikêlin = 0,40.10-6 𝜴.m 𝜌constatan = 0,50.10-6 𝜴.m 𝜌đồng = 1,7.10-7 𝜴.m H×nh bªn m« t¶ thí nghiệm x¸c ®Þnh ®iƯn n¨ng sư dơng vµ nhiƯt lượng to¶ ra. Khèi l­ỵng n­íc m1=200g ®­ỵc ®ùng trong b×nh b»ng nh«m cã khèi l­ỵng m2=78g vµ ®­ỵc ®un nãng b»ng một d©y ®iƯn trë. §iỊu chØnh biÕn trë ®Ĩ ampe kÕ chØ I=2,4A vµ kÕt hỵp sè chØ cđa v«n kÕ biÕt được ®iƯn trë cđa d©y lµ R= 5𝜴 Q = I2Rt 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 - C1: Hãy tính điện năng A của dịng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên. Bài làm: Điện năng A của dịng điện chạy qua dây điện trở: A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8640(J) I = 2,4A ; R = 5Ω m1 = 200g = 0,2kg m2 = 78g = 0,078kg c1 = 42 000J/kg.K c2 = 880J/kg.K - C2: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhơm nhận được trong thời gian đĩ. Bài làm: Nhiệt lượng Q1 do nước nhận được: Q1 = c1m1t0 = 4200.0,2.9,5 = 7 980 (J) Nhiệt lượng Q2 do bình nhơm nhận được: Q2 = c2m2t0 = 880.0,078.9,5 = 652,08 (J) Nhiệt lượng Q do cả bình và nước nhận được: Q = Q1+ Q2 = 7980 + 652,08 = 8 632,08 (J) C3: Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng cĩ một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra mơi trường xung quanh. Ta thấy Q  A Nếu tính cả phần nhiệt lượng truyền ra mơi trường xung quanh thì: Q = A Trong đĩ: I: Cường độ dịng điện chạy qua dây dẫn (A) R: Điện trở của dây dẫn (Ω) t: Thời gian dịng điện chạy qua (s) Q: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn (J) Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng calo thì hệ thức định luật Jun – Lenxơ là: Q = 0,24I2Rt Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi cĩ dịng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dịng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dịng điện chạy qua. - C4: Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: Tại sao với cùng một dịng điện chạy qua thì dây tĩc bĩng đèn nĩng lên tới nhiệt độ cao, cịn dây nối với bĩng đèn hầu như khơng nĩng lên? Dịng điện chạy qua dây tĩc bĩng đèn và dây nối đều cĩ cùng cường độ vì chúng được mắc nối tiếp với nhau. Theo định luật Jun – Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra ở dây tĩc và ở dây nối tỉ lệ với điện trở của từng đoạn dây. Dây tĩc cĩ điện trở lớn hơn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều, do đĩ dây tĩc nĩng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Cịn dây nối cĩ điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và truyền phần lớn cho mơi trường xung quanh, do đĩ dây nối hầu như khơng nĩng lên (cĩ nhiệt độ gần như bằng nhiệt độ của mơi trường). - C5: Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 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 4 200J/ kg.K Tĩm tắt: Ấm điện (220V-1000W), U = 220V, m = 2kg t1 = 200C , t2 = 1000C c = 4 200J/ kg.K, t = ? Giải Ta có : A = Q Hay P t = c.m( t02 – t01 ) Suy ra: t = c.m( t02 – t01 ) P 4 200.2.80 1000 = 672s (11 phút 12 giây) = Cám ơn thầy cô và các em Đã chú ý lắng nghe!...