Chương I: Điện Học – Vật Lý Lớp 9
Bài 16: Định Luật Jun – Len-Xơ
Các bạn đã biết, dòng điện chạy qua vật dẫn thường gây ra tác dụng nhiệt. Vậy, nhiệt lượng này tỏa ra phụ thuộc và những yếu tố nào? Và cùng một dòng điện chạy qua tại sao dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nói bóng đèn hầu như không nóng lên?
Để đi tìm câu trả lời cho câu hỏi trên, mời các bạn tìm hiểu nội dung bài học khá quan trọng, bài 16 định luật Jun – Len-Xơ.
Tóm Tắt Lý Thuyết
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:
Đèn dây tóc, Máy bơm nước, Đèn huỳnh quang, Đèn compắc, Nồi cơm điện, Máy khoan, Ấm điện.
b. Các dụng cụ biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng.
Máy bơm nước, Bếp điện, Bàn là, Quạt điện
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
a. Ví dụ: Nồi cơm điện, bếp điện, bàn là…
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.
*** Hãy so sánh điện trở suất của dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan với các dây dẫn bằng đồng.
\(\)\(ρ_đ = 1,7.10^{-8}Ωm < \begin{cases}ρ_{Nikêlin} = 0,40.10^{-6}Ωm\\ρ_{Constantan} = 0,05.10^{-6}Ωm\end{cases}\)II. Định Luật Jun – Len-Xơ
1. Hệ thức của định luật
Nếu nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn là Q, và điện năng tiêu thụ trên dây dẫn chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt năng theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, thì Q liên hệ gì với A?
Q = A
Điện năng \(A = ρ.t = I^2.R.t\) biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng Q: \(Q = I^2.R.t\)
Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn điện trở R khi có dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t là: \(Q = I^2.R.t\)
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm tra
Hình 16.1 mô tả thí nghiệm xác định điện năng sử dụng và nhiệt lượng tỏa ra. Khối lượng nước \(m_1 = 200g\) được đựng trong bình bằng nhôm có khối lượng \(m_2 = 78g\) 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 nhiệt độ tăng \(Δt = 9,5^0C\). Biết nhiệt dung riêng nước là \(c_1 = 4200J/kg.K\) và của nhôm \(c_2 = 880J/kg.K\)
Định Luật Jun – Len – Xơ
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 Lenzơ, 1804-1865) đã độc lập tìm ra bằng thực nghiệm và được phát biểu thành định luật mang tên hai ông: ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ
3. Phát biểu định luật Jun – Lenxơ
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.
Hệ thức của định luật: \(Q = I^2.R.t\)
Trong đó:
- I: là cường độ dòng điện (A)
- R: là điện trở (Ω)
- t: là thời gian (s)
- Q: là nhiệt lượng tỏa ra (J)
Lưu ý: Nhiệt lượng tỏa ra được tính bằng đơn vị calo:
\(Q = 0,24.I^2.R.t (Cal)\)
Mối quan hệ giữa đơn vị Jun (J) và đơn vị calo (cal)
- 1 Jun = 0,24 cal và 1 cal = 4,18 Jun.
- Ngoài ra đơn vị Q còn tính theo kcal: 1 kcal = 1000 cal
- Vậy, nếu Q tính bằng cal thì công thức của định luật là: \(Q = 0,24. I^2.R.t\)
Các Bài Tập & Lời Giải Bài Tập SGK Bài 16 Định Luật Jun – Len – Xơ
Hướng dẫn các bạn trả lời các câu hỏi trong sách giáo khoa bài 16 định luật Jun – Len – Xơ chương 1 vật lý 9. Bài sẽ giúp bạn tìm hiểu mối liên hệ định luật Jun – LenXơ.
Bài Tập C1 Trang 45 SGK Vật Lý Lớp 9
Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên.
>> Xem: giải bài tập c1 trang 45 sgk vật lý 9
Bài Tập C2 Trang 45 SGK Vật Lý Lớp 9
Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó.
>> Xem: giải bài tập c2 trang 45 sgk vật lý 9
Bài Tập C3 Trang 45 SGK Vật Lý Lớp 9
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.
>> Xem: giải bài tập c3 trang 45 sgk vật lý 9
Bài Tập C4 Trang 45 SGK Vật Lý Lớp 9
Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: 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?
>> Xem: giải bài tập c4 trang 45 sgk vật lý 9
Bài Tập C5 Trang 45 SGK Vật Lý Lớp 9
Một ấm điện có ghi 220V – 1 000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là \(\)\(20^0C\). 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 4 200 J/kg.K.
>> Xem: giải bài tập c5 trang 45 sgk vật lý 9
Những Điểm Cần Lưu Ý
1. Nêu được tác dụng nhiệt của dòng điện: khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thông thường thì một phần hay toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng.
2. Phát biểu được định luật Jun – Len – Xơ và vận dụng được định luật này để giải quyết các bài tập về tác dụng nhiệt của dòng điện.
Có Thể Bạn Biết Rồi
Tùy theo vật liệu mà tiết diện dây dẫn mà các dây dẫn chỉ chịu được những dòng điện có cường độ nhất định. Quá mức đó, theo định luật Jun – Len-Xơ, dây dẫn có thể nóng đỏ, làm chảy vỏ bọc và gây hỏa hoàn. Sử dụng cầu chì mắc nối tiếp với mỗi dụng cụ điện, khi có sự cố, cường độ dòng điện tăng lên quá mức cho phép, thì dây sẻ nóng chảy và ngắt mạch tự động, trách 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.
Trên là nội dung lý thuyết và bài soạn bài 16 định luật Jun – Len-Xơ chương 1 vật lý lớp 9. Bài học giúp các bạn tìm hiểu định luật Jun – Len-Xơ, cách tính nhiệt lượng tỏa ra, và phát biểu định luật. Chúc các bạn học tốt vật lý lớp 9.
Bài Tập Liên Quan:
- Bài 20: Tổng Kết Chương I Điện Học
- Bài 19: Sử Dụng An Toàn Và Tiết Kiệm Điện
- Bài 18: Thực Hành Kiểm Nghiệm Mối Quan Hệ Q-I^2 Trong Định Luật Jun-LenXơ
- Bài 17: Bài Tập Vận Dụng Định Luật Jun – LenXơ
- Bài 15: Thực Hành Xác Định Công Suất Của Các Dụng Cụ Điện
- Bài 14: Bài Tập Về Công Suất Điện Và Điện Năng Sử Dụng
- Bài 13: Điện Năng – Công Của Dòng Điện
- Bài 12: Công Suất Điện
- Bài 11: Bài Tập Vận Dụng Định Luật Ôm Và Công Thức Tính Điện Trở Của Dây Dẫn
- Bài 10: Biến Trở – Điện Trở Dùng Trong Kĩ Thuật
- Bài 9: Sự Phụ Thuộc Của Điện Trở Vào Vật Liệu Làm Dây Dẫn
- Bài 8: Sự Phụ Thuộc Của Điện Trở Vào Tiết Diện Dây Dẫn
- Bài 7: Sự Phụ Thuộc Của Điện Trở Vào Chiều Dài Dây Dẫn
- Bài 6: Bài Tập Vận Dụng Định Luật Ôm
- Bài 5: Đoạn Mạch Song Song
- Bài 4: Đoạn Mạch Nối Tiếp
- Bài 3: Thực Hành Xác Định Điện Trở Của Một Dây Dẫn Bằng Ampe Kế Và Vôn Kế
- Bài 2: Điện Trở Của Dây Dẫn – Định Luật Ôm
- Bài 1: Sự Phụ Thuộc Của Cường Độ Dòng Điện Vào Hiệu Điện Thế Giữa Hai Đầu Dây Dẫn
Trả lời