1. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng
1.1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
Ví dụ: Bóng đèn sợi đốt, quạt,…
1.2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
Ví dụ: bàn là, bếp điện
2. Định luật Jun – Len-xơ
2.1. Hệ thức của định luật
Q=I2Rt
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).
2.2. Phát biểu:
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua
Lưu ý:
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
Bài tập minh họa
Bài 1:
Thời gian đun sôi 1,5 lít nước của một ấm điện là 10 phút. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây nung của ấm là 220V. Tính điện trở của dây nung này, biết rằng nếu kể cả nhiệt lượng hao phí để đun sôi 1 lít nước thì cần nhiệt lượng là 420000J.
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 1,5 lít nước là:
Q = 420000.1,5 = 630000J
Theo công thức tính nhiệt lượng tỏa ra của ấm ta có:
Q = I2Rt hay \[Q=\frac{{{U}^{2}}}{R}\Rightarrow R=\frac{{{U}^{2}}.t}{Q}=46,1\Omega \]
Bài 2:
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: \[P=\frac{{{U}^{2}}}{R}=\frac{{{220}^{2}}}{880}=55\Omega \]
Ta có : P=U.I, suy ra \[I=\frac{P}{U}=\frac{880}{220}=4A\]
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 W.h = 105,600 kW.h
Tiền điện phải trả trong 30 ngày là:
T = 105,600.100 = 105600 đồng
Câu hỏi trắc nghiệm
Câu 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
Câu 2: Mắc các dây dẫn vào hiệu điện thế không đổi. Trong cùng một thời gian thì nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn phụ thuộc như thế nào vào điện trở dây dẫn?
A. Tăng gấp đôi khi điện trở của dây dẫn giảm đi một nửa.
B. Tăng gấp đôi khi điện trở của dây dẫn tăng lên gấp đôi.
C. Tăng gấp bốn khi điện trở của dây dẫn giảm đi một nửa.
D. Giảm đi một nửa khi điện trở của dây dẫn tăng lên gấp bốn.
Câu 3: Dòng điện có cường độ 2mA chạy qua một điện trở 3kΩ trong thời gian 10 phút thì nhiệt lượng toả ra ở điện trở này có giá trị nào dưới đây?
A. Q = 7,2J
B. Q = 60J
C. Q = 120J
D. Q = 3600J
Câu 4:
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. Tính điện năng mà bàn là tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị kW.h
A. 3,475 (kW.h)
B. 2,125 (kW.h)
C. 4,25 (kW.h)
D. 4,125 (kW.h)
