Bài giảng Vật lý 9 - Bài 16: Định luật Jun - Lenxơ

GV : PHẠM BÉ NGHÉ Tại sao với cùng một cường độ dịng điện chạy qua thì dây tĩc bĩng đèn nĩng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng, cịn dây nối với bĩng đèn thì hầu như khơng nĩng lên ? Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố nào? Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: 1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng: Các dụng cụ điện nào trên đây biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng ? - Đèn com păc, đèn dây tóc, đèn LED… I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: 1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng: - Máy bơm nước, máy khoan, máy xay sinh tố, quạt điện… Các dụng cụ điện nào trên đây biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng ? Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: 2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng: Các dụng cụ điện nào trên đây biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng ? Mỏ hàn,bếp điện, ấm điện… Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ Bài 16 ĐỊNH LUẬT 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 các dây dẫn hợp kim này với các dây dẫn bằng đồng. Bộ phận chính của các dụng cụ này là một đoạn dây dẫn bằng hợp kim có điện trở suất lớn (nikêlin hoặc constantan) Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: II/ Định luật Jun – Len-xơ: Gọi A là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch có điện trở R, Q là nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R. Khi toàn bộ điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng thì A quan hệ thế nào với Q ? A = Q Hãy chứng minh Q = I2Rt Ta có A = P t Mà P = I2R Suy ra A = I2Rt Vậy 1- Hệ thức định luật: Q = I2Rt 2- Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra: Q = I2Rt * 45 15 30 60 A V K 5 10 20 25 40 35 50 55 Thí nghiệm mơ phỏng: 250C 34,50C + _ Cho biết m1 = 200g = 0,2kg m2 = 78g = 0,078kg I = 2,4 A R = 5  t = 300s  t0 = 9,50C c1 = 4200 J/kg.K c2 = 880 J/kg.K a) A = ? (J) b) Q = ? (J) c) So s¸nh Q và A ? Nhóm 1 : C1: Tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên. Nhóm 2: C2:Tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó. Các nhóm mới 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. Cho biết m1 = 200g = 0,2kg m2 = 78g = 0,078kg I = 2,4 A R = 5  t = 300s  t0 = 9,50C c1 = 4200 J/kg.K c2 = 880 J/kg.K a) A = ? (J) b) Q = ? (J) c) So s¸nh Q và A ? Giải C1: Điện năng của dòng điện: A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8 640J C2: Nhiệt lượng nước nhận được là: Q1 = c1m1 t0 = 4200. 0,2. 9,5 = 7980J Nhiệt lượng bình nhôm nhận được là: Q2 = c2m2 t0 = 4200. 0,078.9,5 =652,08J Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được là: Q = Q1 + Q2 = 8 632,08J   Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì : Ta thấy Q  A Q = A Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: II/ Định luật Jun – Len-xơ: 1- Hệ thức định luật: Q = I2Rt 2- Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra: Mối quan hệ giữa Q,I,R và t trên đây đã được nhà vật lí người Anh J.P.Jun (James Prescott Joule, 1818-1889) và nhà vật lí học người Nga H.Len-xơ (Heinrich Lenz, 1804-1865) đã độc lập tìm ra bằng thực nghiệm và được phát biểu thành định luật mang tên hai ông. J.P.Jun H.Len-xơ 3- Phát biểu định luật: Nhiệt lượng toả 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. Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: II/ Định luật Jun – Len-xơ: 1- Hệ thức định luật: Q = I2Rt 2- Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra: Q = I2Rt 3- Phát biểu định luật: trong đó: I cường độ dòng điện(A) ) t thời gian (s) Q nhiệt lượng tỏa ra (J) Nếu đo nhiệt lượng bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun – Len-xơ là: R điện trở( Q = 0,24I2Rt 1J= 0,24cal 1cal= 4,2J * GDBVMT Đối với các thiết bị đốt nóng như bàn là, bếp điện, ấm điện… toả nhiệt là có ích, như 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 nội, sử dụng dây dẫn có điện trở nhỏ => tiết kiệm được năng lượng III/ 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 hầu như không nóng lên ? 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 Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: II/ Định luật Jun – Len-xơ: C4: Dây tóc bóng đèn làm từ hợp kim có điện trở suất lớn nên R lớn hơn nhiều so với điện trở dây nối. Theo định luật Jun - Len-xơ thì Q R, dây tóc có R lớn nên Q toả 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 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 như bằng nhiệt độ môi trường). Cho biết Ấm điện (220V-1000W) U = 220V m = 2kg t1 = 200C , t2 = 1000C c = 4 200J/ kg.K t = ? Gỉai Ta có : A = Q Hay P t = cm( t02 – t01 ) Suy ra: t = cm( t02 – t01 ) P = 4 200.2.80 1000 = 672s (11 phút 12 giây) III/ Vận dụng: Bài 16 ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XƠ I/ Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: II/ Định luật Jun – Len-xơ: NHỚ NHANH VIẾT NHANH 1/ Định luật Jun – Len-xơ cho biết điện năng biến đổi thành: C. Cơ năng D. Hóa năng A. Năng lượng ánh sáng B. Nhiệt năng 2/ Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào là của định luật Jun – Len-xơ: C. Q = IRt D. Q = IR2t A. Q = I2Rt B. Q = I2R2t 3/ Nếu Q tính bằng calo thì biểu thức nào là của định luật Jun – Len-xơ : C. Q = I2Rt D. Q = 0,24I2Rt A. Q = IR2t B. Q = 0,42IR2t 4/ Chọn phép biến đổi đúng: C. 1J = 4,2cal D. 1cal = 4,2J A. 1J = 0,42cal B. 1cal = 0,24J Chọn đáp án đúng *** Học kỹ bài *** Đọc có thể em chưa biết. *** Làm bài tập 16-17.1,16-17.2,16-17.3 SBT *** Tham khảo bài 17 Hãy so sánh điện trở suất của các dây dẫn nikêlin, constantan với điện trở suất của dây đồng? ρnikêlin = 0,4.10-6 Ωm ρconstantan = 0,5.10-6 Ωm ρđồng = 1,7.10-8 Ωm= 0,017.10-6 Ωm ρconstantan > ρnikêlin > ρđồng