Bài 17. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ

KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu hỏi 1: Em hãy cho biết điện năng
có thể biến đổi thành những dạng năng
lượng nào? Cho ví dụ.
TL: Điện năng có thể biến đổi thành các
dạng năng lượng như: Cơ năng, nhiệt
năng, quang năng ...
Ví dụ: Bóng đèn dây tóc, đèn LED…biến đổi
điện năng thành nhiệt năng và quang
năng.
Quạt điện, máy bơm nước…biến đổi điện
năng thành nhiệt năng và cơ năng.


KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu hỏi 2: Viết công thức tính công của
dòng điện sản ra trong một đoạn mạch.
Ghi chú đơn vị đo của từng đại lượng.
Trả lời:

A = P.t = UIt
A: Công của dòng điện (J)
P: Công suất điện (W)
U: Hiệu điện thế (V)
I: Cường độ dòng điện (A)
t: Thời gian dòng điện chạy qua (s)


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?

?


Trường PT DTNT Sa Thầy
Tổ Lý – Tin – Công Nghệ

  


Bài 16

ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
K
A

+V
34,50
C

250
C

BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
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
Bóngsáng:
đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, đèn compắc…

Đèn dây
tóc

Máy bơm
nướcl

Máy khoan

Ấm điện

Đèn huỳnh
quang

Bếp điện

Đèn

compắc

Bàn

Nồi cơm
điện

Quạt


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

Đèn dây tóc

Đèn compắc

Đèn huỳnh quang

Hiệu suất phát sáng của một số bóng đèn:
Bóng
Bóng
Bóng
Bóng
Bóng

đèn
đèn
đèn
đèn
đèn

dây tóc: 10 – 15 lumen/W.
com pắc: 45 – 60 lumen/W.
huỳnh quang T10: 50 – 55lumen/W.
huỳnh quang T8: 70 – 85lumen/W.
huỳnh quang T5: 90 – 105lumen/W.


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT
NĂNG
1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt
năng
b.
Các dụng cụ biến đổi một phần điện năng
thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng :
Quạt điện, Máy bơm nước, Máy khoan …

Đèn dây
tóc

Máy khoan

Máy bơm
nước

Ấm điện

Đèn huỳnh
quang

Bếp điện

Đèn
compắc

Bàn

Nồi cơm điện

Quạt


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT
NĂNG
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt
năng
a.
Các dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành
nhiệt Nồi
năng:
cơm điện, Bàn là, Bếp điện, Ấm nước
điện….

Đèn dây tóc

Máy bơm
nướcl

Máy khoan

Ấm điện

Đèn huỳnh
quang

Bếp điện

Đèn
compắc

Bàn

Nồi cơm điện

Quạt


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ
I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT
NĂNG
2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt
năng
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.

1,7.10-8 < 0,5.10-6 < 0,4.10-6
Vậy:

ρ Cu < ρ Cons tan tan < ρ Nikelin

Dây Constantan

Bếp
điện
Hoặc dây Nikêlin


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ

1. Hệ thức của định luật
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn điện trở R khi có
dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t
2
là:
Q
=
I
2. Xử lí kết Rt
quả của thí nghiệm
kiểm tra

Mục đích của thí nghiệm
Kiểm
là gì? tra hệ thức định luật Jun –
Lenxơ
Em hãy mô tả thí nghiệm
và nêu tác dụng của các
dụng cụ điện có trong thí
nghiệm ?


Mô phỏng thí
nghiệm:60

K

5

55

+

_

10

50

15

45

40

20

35
30

A

V
34,50
C

25

m1 = 200g = 0,2kg
m2 = 78g =
0,078kg
c1 = 42 000J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
I = 2,4A ; R = 5Ω
t = 300s ;
9,50C

∆t =

250C


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
1. Hệ thức của định
luật
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm
tra
C1: Hãy tính điện năng A của dòng
điện chạy qua dây điện trở trong thời
gian trên.
C2: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước
và bình nhôm nhận được trong thời
gian đó.
C3: Hãy so sánh A và Q và nêu nhận
xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt
lượng truyền ra môi trường xung
quanh.
2
A = I Rt

Q = m.c.∆t
Q = QNước + QNhôm

Tóm tắt:
m1= 200g =
0,2kg
m2= 78g
=0,078kg
c1 = 4
200J/kg.K

c2 = 880J/kg.K
I = 2,4(A)
R = 5(Ω)
t = 300(s)
∆t0 = 9,50C


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
1. Hệ thức của định
luật
2. Xử lí kết quả của thí nghiệm kiểm
tra
C1: Điện năng A của dòng điện chạy
qua dây điện trở trong thời gian trên
là:
2
A = I2Rt
= (2,4)
.5.300
= nhận
8640 được
J
C2: Nhiệt
lượng
Q mà
nước
1

là:
Q1 =m1.c1.∆t0 = 0,2.4200.9,5 =
Nhiệt lượng Q2 mà bình nhôm nhận
7980 J
được là:
Q2 =m2.c2.∆t0 = 0,078.880.9,5 =
Nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm
652,08
J
nhận được
là:
Q = Q1 + Q2 = 7980 +652,08
=8632,08
J A≈ Q
C3: Ta thấy
Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng
truyền ra môi trường xung quanh thì A
=Q

Tóm tắt:
m1= 200g =
0,2kg
m2= 78g
=0,078kg
c1 = 4
200J/kg.K
c2 = 880J/kg.K
I = 2,4(A)
R = 5(Ω)

t = 300(s)
∆t0 = 9,50C


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
3. Phát biểu định
luật
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:
2
Q
=
I
Rt
J.P.Jun (James
H.Len-xơ
I: cường độ dòng điện (A)
Prescott
(Heinrich
R: Điện trở của dây dẫn (Ω)
Joule, 1818Lenz, 1804t: Thời gian dòng điện chạy qua 1865)

1889)
(s)
Q: Nhiệt lượng tỏa ra (J)
Lưu ý: Q = 0,24I2Rt (Cal)
1J = 0,24 Cal,

1Cal =


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ

GDBVMT:
-Đối với các thiết bị điện-nhiệt như bàn là, bếp
điện,
ấm điện… toả nhiệt là có ích nên dây đốt nóng
của các thiết bị được làm bằng vật liệu có điện
trở suất lớn
(nicrom, nikenlin, vonfram…)
- Đối với 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, sử dụng
dây dẫn có điện trở suất nhỏ (đồng , nhôm) =>


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
III. VẬN DỤNG

C4: Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở
đầu của bài: Tại sao cùng một dòng điện chạy
qua thì dây tóc bóng đèn nóng sáng lên tới
nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như
không nóng lên?

TL: Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có
cùng cường độ vì chúng mắc nối tiếp với nhau. Theo định
luật Jun–Len–xơ, nhiệt lượng toả ra ở dây tóc và ở dây nối tỉ
lệ với điện trở của từng đoạn dây. Dây tóc có điện trở lớn nên
nhiệt lượng toả ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên đến nhiệt độ
cao và phát ra ánh 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 bằng nhiệt độ của môi trường).


BÀI 16: ĐỊNH LUẬT VỀ JUN – LEN - XƠ

I. TRƯỜNG HỢP ĐIỆN NĂNG BIẾN ĐỔI THÀNH NHIỆT NĂNG
II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
III. VẬN DỤNG
C5: Một ấm điện có ghi 220V-1000W được sử dụng
với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ
ban đầu là 20oC. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm
và nhiệt lượng toả ra môi trường. Tính thời gian đun

sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là
4200J/kg.K
Giải
Tóm tắt:
:
Theo định luật bảo toàn năng lượng:
Ấm (220V0
0
A
=
Q
hay
P.t
=
mc(t
–
t
2
1) nên
1000W)
Thời gian đun sôi nước là :
V = 2l => m =
2kg t01 = 200C ;
mc(t 20 − t10 ) 2.4200.(100 − 20)
t=
=
= 672( s )
0
0
t 2 = 100 C;

P
1000
c = 4200 J/kg.K.
t=?


CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT
Hãy nêu nguyên tắc hoạt động của cầu
chì?

Cầu chì mắc nối tiếp với mỗi dụng cụ điện, khi có sự cố,
cường độ dòng điện tăng lên quá mức cho phép, dây cầu
chì sẽ nóng chảy và ngắt mạch tự động tránh được tổn
thất.

Tiết diện của dây đồng và dây chì được quy định theo
cường độ dòng điện định mức:
Cường độ dòng
điện định mức (A)

Tiết diện dây
đồng (mm2)

Tiết diện dây chì
(mm2)

1
2,5
10

0,1
0,5
0,75

0,3
1,1
3,8



MỘT SỐ GỢI Ý VỀ LIÊN HỆ THỰC TẾ-GD (KHOA)
- Liên hệ về hiệu suất của một số loại đèn->giáo dục sử
dụng tiết kiệm điện
- Giải thích vì sao dây đốt nóng của các thiết bị điệnnhiệt lại làm bằng vật liệu có điện trở suất lớn, vật liệu
làm dây dẫn điện, dây quấn stato, roto của các động cơ
điện làm bằng các vật liệu có điện trở xuất nhỏ (đồng,
nhôm)
- Giải thích việc chọn dây dẫn phù hợp với cđdđ
- Giáo dục học sinh không được dùng các dây dẫn khác
thay thế dây chì trong cầu chì

II. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ