Bài 17: Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxo

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Tóm tắt lý thuyết

2.1.1. Phát biểu định luật Jun – Lenxơ

Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua thì tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua

Công thức: Q = I2.R.t , trong đó:

  • I là cường độ dòng điện, đơn vị Ampe (A)
  • R là điện trở, đơn vị Ôm ()
  • t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn, đơn vị giây (s).
  • Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn, đơn vị Jun (J).

2.1.2. Mối quan hệ giữa đơn vị Jun (J) và đơn vị calo (cal)

1 Jun = 0,24 cal và 1 cal = 4,18 Jun.

  • Ngoài ra đơn vị Q còn tính theo kcal: 1 kcal = 1000 cal
  • Vậy, nếu Q tính bằng cal thì công thức của định luật là: Q = 0,24. I2.R.t

2.2. Phương pháp giải:

2.2.1. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn

Áp dụng định luật Jun – Lenxơ: Q = I2.R.t

Hay Q = P.t = U.I.t = I2.R.t

2.2.2. Tính công suất tỏa nhiệt của dây dẫn

Áp dụng công thức Q= P.t suy ra P= \(Q \over t\)Trong đó:

  • Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t (J)
  • t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn (s)
  • P là công suất tỏa nhiệt của dây dẫn (W)

2.2.3. Ứng dụng định luật bảo toàn nhiệt lượng

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt : Qthu = Qtỏa

Trong đó Qtỏa  là nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn.

Lưu ý:

Trong trường hợp điện trở của dây dẫn là điện trở thuần thì điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng khi đó Q = A.

Bài tập minh họa


Bài 1.

Trong mùa đông, một lò sưởi điện có ghi 220V-880W được sử dụng với hiệu điện thế 220V trong 4 giờ mỗi ngày.

a. Tính điện trở của dây nung lò sưởi và cường độ dòng điện chạy qua nó khi đó.

b. Tính nhiệt lượng mà lò sưởi này tỏa ra trong mỗi ngày theo đơn vị kJ.

c. Tính tiền điện phải trả cho việc dùng lò sưởi như trên trong suốt mùa đông, tổng cộng là 30 ngày.Cho rằng giá tiền điện là 1000đ/kW.h

Hướng dẫn giải:

a. Điện trở của dây nung lò sưởi là:

Ta có: P=\(U_2\over R\), suy ra: R=\(U_2 \over P\)=\(2202 \over 880\)=55Ω.

Ta có : P=U.I, suy ra : I=\({P \over U} = {880 \over 220}\)=4A

b. Nhiệt lượng của lò sưởi tỏa ra mỗi ngày là:

Q=I2Rt=42.55.4.3600=12672000J=12672KJ

c. Điện năng mà lò sưởi sử dụng trong 30 ngày là:

A=P.t=880.4.30=105600 Wh=105,600 kW.h

Tiền điện phải trả trong 30 ngày là:

T=105,600.100=105600 đồng

Bài 2.

Khi mắc một bàn là vào hiệu điện thế 110V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ 5A. Bàn là này sử dụng như vậy trung bình 15 phút mỗi ngày.

a. Tính công suất tiêu thụ điện của bàn là này theo đơn vị W.

b. Tính điện năng mà bàn là tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị kW.h

c. Tính nhiệt lượng mà bàn là tỏa ra trong 30 ngày theo đơn vị kJ, cho rằng điện mà bàn là này tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng.

Hướng dẫn giải:

a. Công suất tiêu thụ điện của Bàn là: P=U.I=110.5=550W=0,55kW.

b. Điện năng tiêu thụ của Bàn là trong 30 ngày là: A=P.t.30=0,55.0,25.30=4,125kWh

c. Nhiệt lượng mà Bàn là tỏa ra trong 30 ngày là: Q=A=4,125kW.h=14850kJ