Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng - Dụng cụ hay thiết bị điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng như: nồi cơm điện, ấm nước điện, bàn là,… II.. Định luật J[r]
Trang 1HƯỚNG DẪN HS TỰ HỌC TUẦN 9 MÔN: VẬT LÝ – Năm học: 2021-2022
TIẾT 17 & 18- BÀI 16&17: ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ VÀ BÀI TẬP
A.Lý thuyết:
I Điện năng biến đổi thành nhiệt năng
1 Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
- Dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng như: bóng đèn dây tóc, đèn huỳnh quang,…
- Dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng như: quạt điện, máy bơm nước,…
2 Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
- Dụng cụ hay thiết bị điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng như: nồi cơm điện, ấm nước điện, bàn là,…
II Định luật Jun-len-xơ
- Nội dung: 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 = I2R.t
Trong đó:
Q: nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn (J)
R: điện trở của dây dẫn (Ω)
I: cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn (A)
t: thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn (s)
*Lưu ý:
Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun-len-xơ là: Q = 0,24.I 2 R t (cal)
+ 1 J = 0,24 cal
+ 1 cal = 4,1868 J
Trang 2B Bài tập ví dụ:
Bài 1(trang 47 sgk): Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R = 80Ω và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là I = 2,5 A
a.Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 s
b.Dùng bếp điện trên để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu là 25o C thì thời gian đun nước là 20 phút Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để lun sôi nước là có ích, tính hiệu suất của bếp Cho biết nhiệt dung riêng của nước là
c = 4200 J/kg.K
c.Mỗi ngày sử dụng bếp điện này 3 giờ Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp điện đó trong 30 ngày, nếu giá 1 kW.h là 700 đồng
Tóm tắt:
R = 80Ω; I = 2,5A
a) Q = ?(J)
b) V = 1,5 lít ↔ m = 1,5kg; t1 = 25ºC, t2= 100ºC,
c = 4200J/kg.K, t = 20 phút = 1200s; H = ?(%)
c) t = 3.30 = 90h; 700đ/kW.h; T = ? (đồng)
Giải
a) Nhiệt lượng do bếp tỏa ra trong 1 giây là:
Q = R.I2 t1 = 80.(2,5)2.1 = 500J
b) Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là:
Qi = m.c.Δt = 1,5.4200.(100 – 25 ) = 472500(J)
Nhiệt lượng do bếp tỏa ra là:
Qtp = R.I2 t = 80.(2,5)2.1200 = 600000(J)
Hiệu suất của bếp là:
Trang 3c) Điện năng sử dụng trong 30 ngày là:
A = P.t = I2.R t = (2,5)2 80 90h = 45000W.h = 45kW.h
Tiền điện phải trả là:
T = 700.45 = 31500 (đồng)
Bài 2 (trang 48 SGK): Một ấm điện có ghi 220V - 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2lít nước từ nhiệt độ ban đầu 20oC Hiệu suất của ấm là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước được coi là có ích
a Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước trên, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K
b Tính nhiệt lượng mà ấm điện đã tỏa ra khi đó
c Tính thời gian đun sôi lượng nước trên.
Tóm tắt:
Uđm = 220V; Pđm = 1000W = 1kW; U = 220V;
t1 = 20ºC, t2= 100ºC, H = 90%
a) c = 4200 J/kg.K; Qi = ?
b) Qấm = Q = ?(J)
c) t = ?
Giải:
a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước trên là:
Q1 = c.m.( t2 – t1) = 4200.2.(100 - 20) = 672000 (J)
b) Hiệu suất của bếp
Trang 4Nhiệt lượng mà ấm điện đã tỏa ra khi đó là:
c) Từ công thức: Qtp = A = P.t
→ Thời gian đun sôi lượng nước:
Bài 3(trang 48 SGK): Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới một gia đình
có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi bằng đồng với tiết diện là 0,5 mm2 Hiệu điện thế ở cuối đường dây (tại nhà) là 220V Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày Biêt điện trở suất của đồng là l,7.10-8Ωm
a Tính điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điên chung tới gia đình
b Tính cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên đây
c Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kW.h
Tóm tắt:
l = 40m; S = 0,5mm2 = 0,5 10-6 m2, U = 220V;
P = 165W; t = 3h = 3.3600 = 10800 s; ρ = l,7.10-8Ωm
a) R = ?
b) I = ?
c) t’ = 3.30 = 90h = 90.3600 = 324000 s; Qn = ? (kW.h)
Trang 5a) Điện trở của toàn bộ đường dây dẫn là:
b) Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn là: I = P/U = 165/220 = 0,75A c) Công suất tỏa ra trên dây dẫn là: P = I2.R = 0,752.1,36 = 0,765W
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn là:
Q = P.t = 0,765.324000 = 247860 J ≈ 0,07kW.h
C Bài tập tự luyện:
Bài 1: Dây xoắn của một bếp điện dài 7 m, tiết diện 0,1 mm2 và điện trở suất là 1,1.10-6 Ω.m
a) Tính điện trở của dây xoắn
b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian 25 phút khi mắc bếp điện vào hiệu điện thế 220V
c) Trong thời gian 25 phút, bếp này có thể đun sôi bao nhiêu lít nước từ nhiệt độ 25oC Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K Bỏ qua sự mất
mát nhiệt
Bài 2: Dây điện trở của một bếp làm bằng nicrom có điện trở suất
1,1.10-6 Ω.m, chiều dài 3m, tiết diện 0,05 mm2
a) Tính điện trở của dây
b) Bếp sử dụng ở hiệu điện thế U = 220V Hãy tính công suất của bếp điện,
từ đó suy ra nhiệt lượng tỏa ra của bếp trong 30 phút