Cộng đồng chia sẻ tri thức Doc24.vn

Bài 16: Định luật Jun - Len - xơ

Lý thuyết
Mục lục
* * * * *

Bài 16-17.1; 16-17.2 trang 42 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

16-17.1. Định luật Jun – Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành:

A. Cơ năng.                             B. Năng lượng ánh sáng.

C. Hóa năng                            D. Nhiệt năng

16-17.2. Câu phát biểu nào dưới đây là không đúng?

Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua:

A. tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn với thời gian dòng điện chạy qua.

B. tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua.

C. tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với thời gian dòng điện chạy qua và tỉ lệ nghịch với điện trở dây dẫn.

D. tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua.

Hướng dẫn giải

16-17.1

16-17.2

D

A

Bài 16-17.3 trang 42 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Cho hai điện trở R1 và R2. Hãy chứng minh rằng:

a. Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R1 và R2 mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở này tỉ lệ thuận với các điện trở đó: \({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{{R_1}} \over {{R_2}}}\)

b. Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R1 và R2 mắc song song thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở này tỉ lệ nghịch với các điện trở đó: \({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{{R_2}} \over {{R_1}}}\)

Hướng dẫn giải

a) Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên chúng có cùng cường độ dòng điện chạy qua. Gọi nhiệt lượng tỏa ra ở các điện trở này tương ứng là Q1 và Q2.

Ta có: \({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{I_1^2{R_1}{t_1}} \over {I_2^2{R_2}{t_2}}}\) vì I1 = I2 (R1 nối tiếp với R2) và t= t2 suy ra \({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{{R_1}} \over {{R_2}}}\)

b) Vì R1 và R2 mắc song song với nhau nên hiệu điện thế U giữa hai đầu của chúng là như nhau:

Ta có: \({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{U_1^2{R_2}{t_1}} \over {U_2^2{R_1}{t_2}}}\) vì U1 = U2 (R1 // R2) và t1 = t2, suy ra \({{{Q_1}} \over {{Q_2}}} = {{{R_2}} \over {{R_1}}}\)

Bài 16-17.4 trang 42 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Một đoạn mạch gồm hai dây dẫn mắc nối tiếp, một dây bằng nikêlin dài 1m có tiết diện 1mm2 và dây kia bằng sắt dài 2m có tiết diện 0,5mm2. Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch này trong cùng một thời gian thì dây nào tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn? Vì sao? Biết điện trở suất của nikêlin là 0,40.10-6Ω.m và điện trở suất của sắt là12,0.10-8Ω.m

Hướng dẫn giải

Điện trở của dây nikêlin là:

\({R_1} = {\rho _1}{{{l_1}} \over {{S_1}}} = 0,{4.10^{ - 6}}{1 \over {{{10}^{ - 6}}}} = 0,4\Omega \)

Điện trở của dây sắt là:

\({R_2} = {\rho _2}{{{l_2}} \over {{S_2}}} = {12.10^{ - 8}}{2 \over {0,{{5.10}^{ - 6}}}} = 0,48\Omega \)

Vì hai dây dẫn mắc nối tiếp với nhau và R2 > R1 nên ta có Q2 > Q1.

Vậy dây sắt tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn

Bài 16-17.5 trang 42 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Một dây dẫn có điện trở 176Ω được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính nhiệt lượng do dây tỏa ra trong 30 phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo.

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng do dây tỏa ra trong 30 phút là:

\(Q = {{{U^2}t} \over R} = {{{{220}^2}.30.60} \over {176}} = 495000J = 118800cal\)

Bài 16-17.6 trang 43 Sách bài tập (SBT) Vật lý 9

Một bếp điện được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua bếp điện có cường độ 3A. Dùng bếp này đun sôi được 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 200 trong thời gian 20 phút. Tính hiệu suất của bếp điện, biết nhiệt dung riêng của nước là c=4200J/kg.K

Tóm tắt:

U = 220V \\
I = 3A \\
t = 20\text{ phút } = 1200s \\
t_1^o = {20^o} \\
t_2^o = {100^o} \\
H = ?\,\% 

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút là:

\({Q_{tp}} = {\rm{ }}U.I.t{\rm{ }} = {\rm{ }}220.3.1200 = {\rm{ }}792000J\)

Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước này là:

\({Q_i} = cm\left( {t_2^0 - t_1^0} \right) = 4200.2.(100 - 20) \)\(\,= 672000J\)

Hiệu suất của bếp là:

\(H =\dfrac {{{Q_1}} }{ {{Q_{tp}}}} =\dfrac {{672000}}{ {792000}} \times 100\% = 84,8\% \)