Bài 18: Thực hành Kiểm nghiệm mối quan hệ Q-I^2 trong định luật Jun-Lenxo

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Chuẩn bị

Đối với mỗi nhóm học sinh

  • Nguồn điện không đổi 12V-2A.
  • Ampe kế có giới hạn đo 2A và độ chia nhỏ nhất 0,1A.
  • Biến trở loại 20Ω – 2A
  • Nhiệt lượng kế 250ml, dây đốt có điện trở 6Ω bằng nicrom, que khuấy, nhiệt kế có phạm vi đo từ 150C tới 1000C và độ chia nhỏ nhất 10C
  • 170ml nước sạch (nước tinh khiết)
  • Đồng hồ bấm giây để đo thời gian có giới hạn đo 20 phút và độ chia nhỏ nhất 1 giây.
  • Năm đoạn dây nối mỗi đoạn 40 cm

Chuẩn bị báo cáo thực hành theo mẫu đã dặn dò ở tiết trước.

2.2. Nội dung thực hành

  • Bước 1: Đổ nước vào cốc đun, sao cho khi đậy nắp cốc thì toàn bộ dây đốt ngập hoàn toàn trong nước.
  • Bước 2: Lắp nhiệt kế qua nắp ở lỗ ở nắp cốc đun, điều chỉnh bầu nhiệt kế ngập trong nước và không chạm vào dây đốt cũng như không chạm vào đáy cốc.
  • Bước 3: Đặt nhẹ nhàng cốc đun vào trong vỏ ngoài các điện của nhiệt lượng kế, kiểm tra để bảo đảm vị trí đúng của nhiệt kế.
  • Bước 4: Mắc dây đốt vào mạch điện như sơ đồ hình 18.1 SGK.
  • Bước 5:
    • Đóng công tắc điều chỉnh biến trở để ampe kế chỉ I1=0,6A.
    • Dùng que khuấy nước nhẹ nhàng trong khoảng 1 phút. Sau đó bấm đồng hồ đo thời gian thì ngay khi đó đọc và ghi nhiệt độ ban đầu t01 vào bảng 1.
    • Trong khi đun thường xuyên khuấy để nước có nhiệt độ đồng đều.
    • Đun nước trong 7 phút, ngay cuối thời gian này đọc và ghi nhiệt độ t02 của nước vào bảng 1
  • Bước 6:
    • Trong lần TN thứ hai, để nước trong cốc đun trở lại nhiệt độ t01 ban như lần TN thứ nhất.
    • Điều chỉnh biến trở để ampe kế có chỉ số I2=1,2A. Làm tương tự như trên, đo và ghi nhiệt độ ban đầu t01 , nhiệt độ cuối t02 của nước cùng với thời gian đun là 7 phút.
  • Bước 7:
    • Trong lần TN thứ ba, lại để nước trong cốc đun trở lại nhiệt độ t01 ban đầu như lần TN thứ nhất.
    • Điều chỉnh biến trở để ampe kế có số chỉ I3=1,8A.
    • Làm tương tự như trên để xác định các nhiệt độ đầu t01 và cuối t02 của nước cùng trong thời gian đun là 7 phút.
  • Bước 8: Thực hiện các công việc tiếp theo như yêu cầu của mẫu báo cáo.

Bài tập minh họa


Trả lời câu hỏi của mẫu báo cáo thực hành:

a. Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc đó biểu thị bằng hệ thức nào ?

  • Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào cường độ dòng điện, điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
  • Sự phụ thuộc này biểu thị bằng hệ thức Q=I2Rt

b. Nhiệt lượng Q được dùng để đun nóng nước có khối lượng m1 và làm nóng cốc đựng nước có khối lượng m2 , khi nhiệt độ của cốc tăng từ t01 đến t02 . Nhiệt dung của nước là c1 và nhiệt dung riêng của chất làm cốc là c2 . Hệ thức nào biểu thị môí liên hệ giữa Q và các đại lượng m1 , m2 , c1 , c2 , t01 , t02 ?

  • Đó là hệ thức Q=(c1m1+c2m2)(t02-t01)

c. Nếu toàn bộ nhiệt lượng toả ra bởi dây dẫn điện trở R có dòng điện cường độ I chạy trong thời gian t được dùng để đun nóng nước và cốc trên đây thì độ tăng nhiệt độ $\bigtriangleup$ t=\(t^o_2 – t^o_1\) liên hệ với cường độ dòng điện I bằng hệ thức nào?

  • Khi đó độ tăng nhiệt độ liên hệ với cường độ dòng điện I bằng hệ thức:

$\bigtriangleup$ to =\(t^o_2 – t^o_1\) = \({Rt \over c_1m_1+c_2m_2}I^2\)