Bài 16. Định luật Jun - Len-xơ

Nhiệt lượng tỏa ra của ấm điện trong 15ph:

\(Q_{tỏa}=A=P.t=800.15.60=720000\left(J\right)\)

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước:

\(Q_{thu}=mc\Delta t=1,5.4200.\left(100-20\right)=504000\left(J\right)\)

Hiệu suất của ấm điện:

\(H=\dfrac{Q_{thu}}{Q_{tỏa}}.100\%=\dfrac{504000}{720000}.100\%=70\%\)

Nhiệt lượng tỏa ra của ấm điện trong 15ph:

Qtỏa=A=P.t=800.15.60=720000(J)Qtỏa=A=P.t=800.15.60=720000(J)

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước:

Qthu=mcΔt=1,5.4200.(100−20)=504000(J)Qthu=mcΔt=1,5.4200.(100−20)=504000(J)

Hiệu suất của ấm điện:

Một dây dẫn có điện trở 200 W được mắc vào mạch điện, cường độ dòng điện chạy qua dây khi đó là 1A.Tính nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn trong 10 phút theo đơn vị jun.

A.120000J                    B.200000J             C.100000J              D.12000J

Câu 2.

Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước:

\(Q_i=mc\Delta t=2\cdot4200\cdot\left(100-25\right)=630000J\)

Nhiệt có ích:

\(Q_{tp}=\dfrac{Q_i}{H}=\dfrac{630000}{90\%}=700000J\)

Công để bếp đun sôi lượng nước trên:

\(A=UIt=220\cdot\dfrac{800}{220}\cdot t=700000\)

\(\Rightarrow t=875s\)

1.

Tham khảo:

– Định luật Ôm:

Công thức: I = U / R

Trong đó: I: Cường độ dòng điện (A)

U: Hiệu điện thế (V)

R: Điện trở (Ω)

Ta có: 1A = 1000mA và 1mA = 10-3 A

– Điện trở dây dẫn:

Công thức: R = U / I

Đơn vị: Ω. 1MΩ = 103 kΩ = 106 Ω

+ Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp bằng tổng các điện trở hợp thành:

Công thức: Rtd = R1 + R2 +…+ Rn

+ Nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch song song được tính bằng cách lấy tổng các nghịch đảo điện trở các đoạn mạch rẽ:

1/Rtd = 1/R1 + 1/R2 +…+ 1/Rn

– Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc nối tiếp:

+ Cường độ dòng điện như nhau tại mọi điểm: I = I1 = I2 =…= In

+ Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần: U = U1 + U2 +…+ Un

– Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc song song:

+ Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong các mạch rẽ: I = I1 + I2 +…+ In

+ Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ: U = U1 = U2 =…= Un

– Công thức tính điện trở thuần của dây dẫn R = ρ.l/s

Trong đó:

l – Chiều dài dây (m)

S: Tiết diện của dây (m²)

ρ: Điện trở suất (Ωm)

R: Điện trở (Ω)

– Công suất điện:

Công thức: P = U.I

Trong đó:

P – Công suất (W)

U – Hiệu điện thế (V)

I – Cường độ dòng điện (A)

Hệ quả: Nếu đoạn mạch cho điện trở R thì công suất điện cũng có thể tính bằng công thức: P = I²R hoặc P = U² / R hoặc tính công suất bằng P = A / t

– Công của dòng điện:

Công thức: A = P.t = U.I.t

Trong đó:

A – Công của lực điện (J)

P – Công suất điện (W)

t – Thời gian (s)

U – Hiệu điện thế (V)

I – Cường độ dòng điện (A)

– Hiệu suất sử dụng điện:

Công thức: H = A1 / A × 100%

Trong đó:

A1 – Năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng.

A – Điện năng tiêu thụ.

– Định luật Jun – Lenxơ:

Công thức: Q = I².R.t

Trong đó:

Q – Nhiệt lượng tỏa ra (J)

I – Cường độ dòng điện (A)

R – Điện trở ( Ω )

t – Thời gian (s)

+ Nếu nhiệt lượng Q tính bằng đơn vị calo (cal) thì ta có công thức: Q = 0,24I².R.t

Ngoài ra Q còn được tính bởi công thức: Q=U.I.t hoặc Q = I².R.t

a. \(Q_{toa}=A=I^2Rt\)

\(Q_{thu}=mc\Delta t=0,5\cdot4200\cdot80=168000\left(J\right)\)

\(Q_{thatthoat}=\dfrac{1}{4}Q_{thu}=\dfrac{1}{4}168000=42000\left(J\right)\)

Theo ĐLBTNL: \(Q_{toa}=Q_{thu}+Q_{thatthoat}=168000+42000=210000\left(J\right)\)

\(Q_{toa}=A=Pt\Rightarrow P=\dfrac{Q_{toa}}{t}=\dfrac{210000}{10\cdot60}=350\)W

b. \(Q_{toa}=Q'_{toa}\Leftrightarrow I^2Rt=I'^2Rt'\)

\(\Rightarrow\dfrac{I^2}{I'^2}=\dfrac{t'}{t}=\dfrac{\left(1\cdot3600\right)+\left(30\cdot60\right)}{10\cdot60}=900\)

\(\Rightarrow I^2=9I'^2=9\)

\(\Rightarrow I=3A\)

c. \(P=I^2R\Rightarrow R=\dfrac{P}{I^2}=\dfrac{350}{9}\approx38,9\Omega\)

Nhiệt lượng do nửa lít nc hấp thụ:

\(Q=mc\Delta t=0,5\cdot4200\cdot\left(100-20\right)=168000J\)

Nhiệt lượng thất thoát:

\(Q'=\dfrac{1}{4}Q=\dfrac{1}{4}\cdot168000=42000J\)

Định luật bảo toàn nhiệt lượng:

\(Q=168000+42000=210000J\)

Công suất tỏa nhiệt:

\(P=RI^2=\dfrac{Q}{t}=\dfrac{210000}{10\cdot60}=350W\)

b)Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn:

   \(Q_2=RI'^2\cdot t'\)

   Nhiệt lượng đó chính là nhiệt lượng nước hấp thụ để đun sôi nước: \(\Rightarrow Q_2=Q=168000J\)

\(\Rightarrow R\cdot I'^2\cdot t=RI^2t\)

\(\Rightarrow\dfrac{I^2}{I'^2}=\dfrac{t}{t'}=\dfrac{10\cdot60}{1\cdot3600+30\cdot60}=\dfrac{1}{9}\Rightarrow\dfrac{I}{I'}=\dfrac{1}{3}\)

\(I'=I:\dfrac{1}{3}=1:\dfrac{1}{3}=3A\)

\(R_Đ=\dfrac{U^2_Đ}{P_Đ}=\dfrac{220^2}{100}=484\Omega\)

\(R_{tđ}=R_Đ+R_1+R_2=484+100+50=634\Omega\)

\(I_1=I_2=I_Đ=I_m=\dfrac{220}{634}=\dfrac{110}{317}A\approx0,35A\)

Dòng điện qua bếp:

\(A=UIt\Rightarrow I=\dfrac{A}{U\cdot t}=\dfrac{11880000}{220\cdot1\cdot3600}=15A\)

Điện trở bếp: \(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{220}{15}=\dfrac{44}{3}\Omega\)

Nhiệt lượng tỏa ra:

\(Q=RI^2t=\dfrac{44}{3}\cdot15^2\cdot3600=11880kJ\)

Chọn D.

Nhiệt lượng trên dây dẫn:

\(Q=RI^2t\)

Khi tăng \(I\) lên 3 lần, R không đổi và Q không đổi thì phải giảm t đi 9 lần.

Chọn C.