Vật lý 9 bài 16: Định luật JUN – LEN-XƠ (Joule – Lenz), Công thức tính Định luật Jun-Len-xơ. Định luật Jun – Len-Xơ (Joule-Lenz) giải thích cho chúng ta biết tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, trong khi dây nối với bóng đèn thì hầu như không nóng?
Vậy định luật Jun – Len-Xơ (Joule-Lenz) là gì, phát biểu như thế nào? Công thức (hệ thức) tính của định luật Jun – Len-Xơ viết ra sao? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Trường hợp Điện năng biến đổi thành nhiệt năng
1. Một phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng
– Trong một số dụng cụ như bóng đèn sợ đốt, quạt,… biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng.
2. Toàn bộ điện năng biến đổi thành nhiệt năng
– Trong một số dụng cụ như bàn là, nồi cơm điện, bếp điện,… biến đổi toàn bộ điện năng thành cơ năng.
II. Định luật Jun-Len-xơ
1. Công thức (hệ thức) của định luật Jun – Len-xơ
– Hệ thức định luật Jun – Len-xơ:
– Trong đó:
I: Cường độ dòng điện, đo bằng Ampe (A)
R: Điện trở, đo bằng ôm (Ω)
t: thời gian dòng điện chạy qua mạch, đo bằng giây (s)
Q: Nhiệt lượng, đo bằng Jun (J)
* Lưu ý: 1Jun = 0,24cal và 1cal = 4,18(J) nên nếu đo nhiệt lượng Q bằng calo thì hệ thức của định luật Jun-Len-xơ là: .
2. Xử lý kết quả của thí nghiệm kiểm tra
* Câu C1 trang 45 SGK Vật Lý 9: Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian 300s.
° Lời giải câu C1 trang 45 SGK Vật Lý 9:
– Công suất nhiệt tỏa ra trên sợi dây có điện trở R = 5Ω là:
PR = I2.R = 2,42.5 = 28,8(W)
– Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian 300s là:
A = PR.t = 28,8.300 = 8640(J).
* Câu C2 trang 45 SGK Vật Lý 9: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian trên.
° Lời giải câu C2 trang 45 SGK Vật Lý 9:
– Nhiệt lượng nước nhận được là:
Q1 =c1m1Δto = 4200.0,2.9,5 = 7980(J).
– Nhiệt lượng bình nhôm nhận được là:
Q2 =c2m2 Δto =880.0,078.9,5 = 652,08(J).
– Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được là:
Q = Q1+ Q2= 7980 + 652,08 = 8632,08(J).
* Câu C3 trang 45 SGK Vật Lý 9: Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường chung quanh.
° Lời giải câu C3 trang 45 SGK Vật Lý 9:
– Ta thấy Q và A tương đương với nhau. Như vậy nếu tính cả phần nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì Q và A bằng nhau.
3. Phát biểu định luật Jun – Len-xơ
– 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.
III. Bài tập vận dụng Định luật Jun – Len-xơ
* Câu C4 trang 45 SGK Vật Lý 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?
° Lời giải câu C4 trang 45 SGK Vật Lý 9:
– Vì dây tóc bóng đèn và dây nối mắc nối tiếp nhau nên dòng điện chạy qua cả hai có cùng cường độ. Theo định luật Jun-Len-xơ, nhiệt lượng tỏa 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 tỏa ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên đến 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, do đó dây nối hầu như không nóng lên.
* Câu C5 trang 45 SGK Vật Lý 9: Một ấm điện có ghi 220V – 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 21 nước từ nhiệt độ ban đầu là 20oC. 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.
° Lời giải câu C4 trang 45 SGK Vật Lý 9:
◊ Đề cho: Uđm = 220V; Pđm = 1000W; U = 220V; T0 = 20ºC; V = 2 lít = 2kg; cnước = 4200J/kg.K
– Ấm điện dùng hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức nên công suất P của nó cũng chính bằng công suất định mức (1000W).
– Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, nên nhiệt lượng để đun sôi nước sẽ chính bằng lượng điện năng mà ấm đã tiêu thụ.
– Ta có:
⇒ Thời gian đun sôi nước là:
Hy vọng với bài viết về Định luật JUN – LEN-XƠ (Joule – Lenz), Công thức tính Định luật Jun-Len-xơ và Bài tập ở trên, THPT Ngô Thì Nhậm đã giúp các em nắm vững được nội dung kiến thức này. Chúc các em học tốt và nếu có góp ý và nhận xét cho bài viết, các em hãy để lại ở dưới bài viết nhé.
Đăng bởi: THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Giáo Dục
