Bài giảng Vật lí Khối 9 - Tiết 18, Bài 16: Định luật Jun-Len-Xơ

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Khối 9 - Tiết 18, Bài 16: Định luật Jun-Len-Xơ

1. - Công thức tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian t ? A= UIt = I2Rt - Công thức tính nhiệt lượng ? Q = m.c. t - Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng nào? * Điện năng có thể chuyển hóa thành: - nhiệt năng và năng lượng ánh sáng - Cơ năng và Nhiệt năng - Nhiệt năng .
2. Dßng ®iÖn ch¹y TiÕtqua vËt 18dÉn– bµithêng 16 g©y t¸c dông nhiÖt. NhiÖt lîng to¶ ra khi ®ã phô thuéc vµo c¸c yÕu tè nµo ? T¹i sao cïng víi mét dßng ®iÖn ch¹y qua th§× d©yÞnhtãc bãng ®Ìn nãngluËts¸ng lªn víi nhiÖt ®é cao, cßn d©y nèi bãng ®Ìn th× hÇu nh kh«ng nãng lªn ? §JunÓ biÕt râ chóng ta-nghiªnLencøu cña bµi-h«mX¥nay: 2
3. TiÕt 18– Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng a. H·y kÓ tªn ba dông cô biÕn ®æi mét phÇn ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng vµ §Ìn tuýp Bµn lµ §Ìn com p¾c M¸y khoan mét phÇn thµnh n¨ng lîng ¸nh s¸ng trong c¸c dông cô M¸y sÊy tãc sau. 12V-6W M¸y b¬m níc Bót thö ®iÖn §Ìn d©y tãc Nåi c¬m ®iÖn Má hµn 3
4. TiÕt 16 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng Ba dông cô ®ã §Ìn tuýp Bµn lµ lµ §Ìn com p¾c M¸y khoan M¸y sÊy tãc 12V-6W M¸y b¬m níc Bót thö ®iÖn §Ìn d©y tãc Má hµn Nåi c¬m ®iÖn 4
5. TiÕt 18– Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng b. H·y kÓ tªn ba dông cô biÕn ®æi mét phÇn ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng vµ §Ìn tuýp Bµn lµ §Ìn com p¾c M¸y khoan mét phÇn thµnh c¬ n¨ng. M¸y sÊy tãc 12V-6W M¸y b¬m níc Bót thö ®iÖn §Ìn d©y tãc Nåi c¬m ®iÖn Má hµn 5
6. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng b. ba dông cô biÕn ®æi mét phÇn ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng vµ mét phÇn thµnh c¬ n¨ng M¸y sÊy tãc M¸y khoan M¸y b¬m níc 6
7. TiÕt 18– Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 2. Toµn bé ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng b. H·y kÓ tªn ba dông cô ®iÖn cã thÓ §Ìn tuýp Bµn lµ §Ìn com p¾c M¸y khoan biÕn ®æi toµn bé ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng. M¸y sÊy tãc 12V-6W M¸y b¬m níc Bót thö ®iÖn §Ìn d©y tãc Má hµn 7 Nåi c¬m ®iÖn
8. TiÕt 16 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 2. Toµn bé ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng a. ba dông cô ®iÖn cã thÓ biÕn ®æi toµn bé ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng n¨ng Nåi c¬m ®iÖn Má hµn Bµn lµ 8
9. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 1. Mét phÇn ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng 2. Toµn bé ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng b. C¸c dông cô ®iÖn biÕn ®æi toµn bé ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng cã bé phËn chÝnh lµ mét ®o¹n d©y dÉn b»ng hîp kim nikªlin hoÆc constantan h·y so s¸nh ®iÖn trë suÊt cña d©y dÉn hîp kim nµy víi c¸c d©y dÉn b»ng ®ång. D©y §ång D©y Nikªlin D©y Constantan D©y Constantan 1,7.10-8 0,4.10-6 0,5.10-6 1,7.10-8 < 0,5.10-6 < 0,4.10-6 VËy d©y dÉn b»ng ®ång cã ®iÖn trë suÊt nhá h¬n d©y dÉn b»ng HoÆc d©y Nikªlin 9 Constantan vµ Nikªlin. D©y dÉn trªn cßn gäi lµ ®iÖn trë thuÇn
10. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ 1. HÖ thøc cña ®Þnh luËt NhiÖt lîng to¶ ra ë d©y dÉn ®iÖn trë R khi cã dßng ®iÖn c- êng ®é I ch¹y qua trong thêi gian t lµ : Q=I2Rt 10
11. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ 1. HÖ thøc cña ®Þnh luËt 2. Xö lÝ kÕt qu¶ cña thÝ nghiÖm kiÓm tra H×nh bªn m« t¶ TN x¸c ®Þnh ®iÖn n¨ng sö K + dông vµ nhiÖt to¶ ra. Khèi lîng níc V A m1=200g ®îc ®ùng trong b×nh b»ng nh«m cã khèi lîng m2=78g vµ ®îc ®un nãng b»ng d©y ®iÖn trë. §iÒu chØnh biÕn trë ®Ó ampe kÕ chØ I=2,4A vµ kÕt hîp sè chØ cña v«n kÕ biÕt ®iÖn trë cña d©y lµ R=5«m. Sau thêi gian t=300s, nhiÖt kÕ cho biÕt nhiÖt ®é t¨ng t0=9,50C. BiÕt NDR cña níc c1=4 200J/kg.K vµ cña nh«m 11 c2=880J/kg.K
12. M« pháng thÝ nghiÖm trªn: 60 K _ 55 5 + 50 10 V 45 15 A 40 0 20 34,5 C 35 25 30 250C m1 = 200g = 0,2kg m2 = 78g = 0,078kg c1 = 42 000J/kg.K c2 = 880J/kg.K I = 2,4A ; R = 5Ω 0 t = 300s ; t = 9,5 C 12
13. TiÕt 18: §Þnh luËt Jun - Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ 1. HÖ thøc cña ®Þnh luËt Cho biết: 2. Xö lÝ kÕt qu¶ cña thÝ nghiÖm kiÓm tra m1= 200g = 0,2kg C1 H·y tÝnh ®iÖn n¨ng A cña dßng ®iÖn m2= 78g =0,078kg ch¹y qua d©y ®iÖn trë trong thêi gian trªn. c1 = 4 200J/kg.K C2 H·y tÝnh nhiÖt lîng Q mµ níc vµ b×nh c2 = 880J/kg.K nh«m nhËn ®îc trong thêi gian ®ã. I = 2,4(A) R = 5() C3 H·y so s¸nh A vµ Q vµ nªu nhËn xÐt, t = 300(s) lu ý r»ng cã mét phÇn nhá nhiÖt lîng t0 = 9,50C truyÒn ra m«i trêng xung quanh. + A = ? + Q= ? + Q so sánh với A
14. Hình 16.1 C1: A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8 640(J) Cho bieát C2: Nhieät löôïng nöôùc nhaän ñöôïc laø: 0 Q1 = c1m1 t = 4 200. 0,2. 9,5 = 7980J m1 = 200g = 0,2kg m = 78g = 0,78kg Nhieät löôïng bình nhoâm nhaän ñöôïc laø: 2 0 I = 2,4 A Q2 = c2m2 t = 4 200. 0,2. 9,5 = 652,08J R = 5  Nhieät löôïng nöôùc vaø bình nhoâm nhaän ñöôïc laø: t = 300s Q = Q1 + Q2 = 8 632,08J t0 = 9,50C Ta thaáy Q A c1 = 4200 J/kg.K C3: Haõy so saùnh A vôùi Q vaø neâu nhaän c = 880 J/kg.K 2 Neáuxeùt, tínhlöu yù caûraèng phaàn coù moät nhoû nhieät nhieät löôïng löôïng truyeàntruyeàn ra moâimoâi tröôøng tröôøng xung xung quanh. quanh thì Q = A
15. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ 1. HÖ thøc cña ®Þnh luËt 2. Xö lÝ kÕt qu¶ cña thÝ nghiÖm kiÓm tra 3. Ph¸t biÓu ®Þnh luËt Mèi quan hÖ gi÷a Q, I, R vµ t trªn ®©y ®· ®îc nhµ vËt lý ngêi Anh ®éc lËp t×m ra b»ng thùc nghiÖm vµ ph¸t biÓu thµnh ®Þnh luËt mang tªn hai «ng J.P.Jun (James NhiÖt lîng to¶ ra ë d©y dÉn khi cã dßng H.Len-x¬ Prescott Joule, ®iÖnVµ nhµch¹y vËtqua lý ngtû êilÖ Ngavíi b×nh ph¬ng cêng (Heinrich 1818-1889) ®é dßng ®iÖn, víi ®iÖn trë cña d©y dÉn vµ Lenz, 1804- thêi gian dßng ®iÖn ch¹y qua. 1865) 15
16. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ 1. HÖ thøc cña ®Þnh luËt 2. Xö lÝ kÕt qu¶ cña thÝ nghiÖm kiÓm tra 3. Ph¸t biÓu ®Þnh luËt HÖ thøc cña ®Þnh luËt Jun-Len –x¬: Q= I2Rt Trong ®ã I ®o b»ng ampe (A). R ®o b»ng «m  . t ®o b»ng gi©y (s) th× Q ®o b»ng jun (J) J.P.Jun (James H.Len-x¬ Prescott Joule, NÕu ®o nhiÖt lîng Q b»ng ®¬n vÞ calo th× (Heinrich 1818-1889) hÖ thøc cña ®Þnh luËt Jun-Len-x¬ lµ Lenz, 1804- 2 Q=0,24I Rt 1865) 16
17. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ III. VËn dông C4 H·y gi¶i thÝch C4 Dßng ®iÖn ch¹y qua d©y tãc bãng ®Ìn vµ d©y nèi ®iÒu nªu ra trong ®Òu cã cïng cêng ®é v× chóng m¾c nèi tiÕp víi nhau. phÇn më ®Çu cña Theo ®Þnh luËt Jun – Len – x¬, nhiÖt lîng to¶ ra ë bµi: T¹i sao cïng d©y tãc vµ ë d©y nèi tØ lÖ víi ®iÖn trë cña tõng ®o¹n mét dßng ®iÖn d©y. D©y tãc cã ®iÖn trë lín nªn nhiÖt lîng to¶ ra ch¹y qua th× d©y nhiÒu, do ®ã d©y tãc nãng lªn ®Õn nhiÖt ®é cao vµ tãc bãng ®Ìn ph¸t ra ¸nh s¸ng. Cßn d©y nèi cã ®iÖn trë nhá nªn nãng s¸ng lªn tíi nhiÖt lîng to¶ ra Ýt vµ truyÒn phÇn lín cho m«i trêng nhiÖt ®é cao, cßn xung quanh, do ®ã, d©y nèi hÇu nh kh«ng nãng lªn d©y nèi víi bãng (cã nhiÖt ®é gÇn b»ng nhiÖt ®é cña m«i trêng). ®Ìn hÇu nh kh«ng nãng lªn ? 17
18. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ ®èi víi c¸c thiÕt bÞ ®èt nãng nh bµn lµ, bÕp ®iÖn , lß sëi th× viÖc táa nhiÖt lµ cã Ých. Nhng mét sè thiÕt bÞ kh¸c nh ®éng c¬ ®iÖn , c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö gia dông kh¸c viÖc táa nhiÖt lµ v« Ých §Ó tiÕt kiÖm ®iÖn n¨ng cÇn gi¶m sù táa nhiÖt hao phÝ ®ã b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn trë néi cña chóng. 18
19. TiÕt 18 – Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ 19
20. c.() m t− t 4200.2.80 21==672(s ) TiÕtP 161000– Bµi 16 §Þnh luËt Jun – Len-X¬ I. Trêng hîp ®iÖn n¨ng ®îc biÕn ®æi thµnh nhiÖt n¨ng II. §Þnh luËt Jun – Len-X¬ III. VËn dông C5: Mét Êm ®iÖn cã ghi Tãm t¾t: A§ ghi: U= 220V; P = 1000W 220V-1000W ®îc sö V = 2l => m = 2kg 0 0 0 0 dông víi hiÖu ®iÖn thÕ t 1 = 20 C ; t 2 = 100 C; 220V®Ó ®un s«i 2l níc c = 4200 J/kg.K. tõ nhiÖt ®é ban ®Çu lµ t = ? 20oC. Bá qua nhiÖt lîng lµm nãng vá Êm vµ Thời gian đun sôi ấm nước là: nhiÖt lîng to¶ ra m«i tr- Theo định luật bảo toàn năng lượng: A = Q êng. TÝnh thêi gian ®un Hay P.t = c.m(t2-t1) s«i níc. BiÕt nhiÖt dung c.() m t− t 4200.2.80 ts=21 = = 672( ) riªng cña níc lµ P 1000 4200J/kg.K
21. Ghi nhí NhiÖt lîng to¶ ra ë d©y dÉn khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua tû lÖ víi b×nh ph¬ng cêng ®é dßng ®iÖn, víi ®iÖn trë cña d©y dÉn vµ thêi gian dßng ®iÖn ch¹y qua: Q= I2Rt 21