Về tác dụng nhiệt và tác dụng phát sáng của dòng điện

Tóm tắt lý thuyết

1. Tác dụng nhiệt

1.1. Thí nghiệm

Lắp mạch điện như sơ đồ:

Khi đèn sáng, bóng đèn có nóng lên. Để xác nhận điều đó ta cảm nhận bằng tay hoặc dùng nhiệt kế.
Dây tóc của bóng đèn bị đốt nóng mạnh và phát sáng khi có dòng điện chạy qua.
Khi đèn sáng bình thường nhiệt độ của dây tóc là 2500⁰C.
Nhiệt độ nóng chảy của một số chất:

Chất	Nhiệt độ nóng chảy (^oC)
Vonfram	3370
Thép	1300
Đồng	1080
Chì	327

Dây tóc thường làm bằng Vônfram để không bị nóng chảy, vì nhiệt độ nóng chảy của Vônfram là 3370⁰ > 2500⁰C

Nhận xét: Vật dẫn nóng lên khi có dòng điện chạy qua.

1.2. Kết luận

Khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nóng lên.
Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn, làm dây tóc bóng đèn nóng lên đến nhiệt độ cao và phát sáng.
Nguyên nhân gây ra tác dụng nhiệt của dòng điện là do các vật dẫn có điện trở. Tác dụng nhiệt có thể có lợi, có thể có hại.
Để làm giảm tác dụng nhiệt, cách đơn giản là làm dây dẫn bằng chất có điện trở suất nhỏ.

2. Tác dụng phát sáng

2.1. Bóng đèn bút thử điện

Dòng điện chạy qua chất khí trong bóng đèn bút thử điện làm chất khí này phát sáng

2.2. Đèn điốt phát quang (đèn LED)

Để bóng đèn sợi đốt phát sáng được thì phải mất một phần năng lượng điện để đốt nóng bộ phận dây tóc đến nhiệt độ cao .
Vậy để tiết kiệm năng lượng điện người ta đã dùng đèn ống . Nhờ có cơ chế đặc biết chất bột phủ bên trong đèn ống phát sáng . Đèn này nóng lên ít nên tiêu thụ năng lượng điện ít hơn so với bóng đèn sợi đốt .
Ngày nay người ta vẫn không ngừng nghiên cứu và chế tạo ra các loại đèn tiêu thụ ít năng lượng điện hơn nữa như đèn compac,đèn L.E.D....
Đó là các giải pháp hợp lí nhằm tiết kiệm điện năng . Ngày nay đèn điốt phát quang (LED) đang được sản xuất nhiều với giá thành ngày càng rẻ .
LED có nhiều ưu điểm nên trong thời gian không xa sẽ thay thế các loại đèn khác

Bài tập minh họa

Bài 1:

Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Nguồn điện là một chiếc pin với các cực (+) và(-) chưa biết.
Hãy nêu cách làm khi sử dụng đèn điôt phát quang để xác định xem A hay B là cực (+) của pin này và chiều dòng điện chạy trong mạch.

Hướng dẫn giải:

Đóng khoá K, nếu đèn không sáng đổi hai đầu dây đèn. Khi đèn sáng, bản kim loại nhỏ trong đèn LED nối với cực nào thì đó là cực dương. Cực kia là cực âm

Bài 2:

Người ta sử dụng ấm điện để đun nước. Hãy cho biết :

a) Nếu còn nước trong ấm thì nhiệt độ của ấm cao nhất là bao nhiêu?

b) Nếu vô ý để quên, nước trong ấm cạn hết thì có sự cố gì xảy ra?

Hướng dẫn giải:

a) Khi còn nước trong ấm, nhiệt độ cao nhất của ấm là .(suốt quá trình sôi nhiệt độ sôi không đổi)

b) Ấm điện bị cháy, hỏng. Vì khi cạn nước do tác dụng nhiệt của dòng điện, nhiệt độ của ấm tăng cao liên tục. Ruột ấm sẽ nóng chảy không dùng được nữa.

Một số vật để gần ấm có thể bắt cháy gây hỏa hoạn.

4. Luyện tập Bài 22 Vật lý 7

Qua bài giảng Tác dụng nhiệt và tác dụng phát sáng của dòng điện này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như:

Kể tên được tác dụng nhiệt và tác dụng phát sáng của dòng điện
Nêu được ví dụ về tác dụng nhiệt và tác dụng phát sáng
Kể tên và mô tả tác dụng phát sáng của dòng điện đối với 3 loại bóng đèn: Bóng đèn pin (đèn dây tóc), bóng đèn của bút thử điện, bóng đèn điốt phát quang (đèn LED)

4.1. Trắc nghiệm

Câu 1: Cầu chì hoạt động dựa trên tác dụng nào của dòng điện?

A. Tác dụng nhiệt.

B. Tác dụng phát sáng.

C. Tác dụng nhiệt và phát sáng.

D. Một tác dụng khác.

Câu 2: Dòng điện chạy qua đèn nào dưới đây làm phát sáng chất khí?

A. Đèn LED (điôt phát quang).

B. Đèn dây tóc đui cài.

C. Đèn dây tóc đui xoáy.

D. Đèn của bút thử điện.

Câu 3: Hoạt động của dụng cụ nào dưới đây chứng tỏ dòng điện đi qua được chất khí?

A. Bóng đèn dây tóc.

B. Bàn là.

C. Cầu chì.

D. Bóng đèn của bút thử tiện.

Câu 4: Dòng điện chạy qua dụng cụ nào dưới đây khi hoạt động bình thường vừa có tác dụng nhiệt, vừa có tác dụng phát sáng?

A. Thanh nung của nồi cơm điện

B. Rađiô (máy thu thanh)

C. Điôt phát quang (đèn LED)

D. Ruột ấm điện

Câu 5: Trong các vật dụng liệt kê dưới đây, những vật nào hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện?

A. Nồi cơm điện, quạt điện, rađiô, tivi

B. Máy bơm nước, bàn là, bứt thử điện, đồng hồ điện

C. Ấm điện, máy tính bỏ túi, máy chụp ảnh tự động, chuông điện

D. Bếp điện, bóng đèn dây tóc, nồi cơm điện, bàn là, lò sưởi điện

Câu 6: Dụng cụ nào dưới đây chứng tỏ dòng điện chạy qua nó có thể làm vật dẫn nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng?

A. Bóng đèn của bút thử điện

B. Bóng đèn dây tóc

C. Đèn LED

D. Ấm điện đang đun nước

Câu 7: Hoạt động của dụng cụ nào dưới đây không dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện?

A. Bàn là điện

B. Máy sấy tóc

C. Đèn LED

D. Ấm điện đang đun nước

Câu 8: Hoạt động của dụng cụ nào dưới đâu dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện?

A. Điện thoại di động

B. Rađiô (máy thu thanh)

C. Tivi (máy thu hình)

D. Nồi cơm điện

Câu 9: Chọn phát biểu sai trong các câu sau:

A. Mọi đèn điện phát sáng đều do dòng điện chạy qua làm chúng nóng tới nhiệt độ cao

B. Bóng đèn của bút thử điện phát sáng khi có dòng điện chạy qua chất khí ở trong khoảng giữa hai đầu dây bên trong đèn.

C. Vonfram được dùng làm dây tóc của bóng đèn vì nó là kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao

D. Đèn điôt phát quang (đèn LED) chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều nhất định

Câu 10: Dòng điện có tác dụng phát sáng khi chạy qua bộ phận hay dụng cụ điện nào dưới đây khi chúng đang hoạt động bình thường?

A. Ruột ấm điện

B. Công tắc

C. Dây dẫn điện của mạch điện trong gia đình

D. Đèn báo của tivi

4.2. Bài tập sách giáo khoa

C1) Hãy kể tên một số dụng cụ, thiết bị thường dùng được đốt nóng khi có dòng điện chạy qua.

Hướng dẫn giải: Bàn ủi điện, nồi cơm điện, lò nướng dùng điện...

C2)

Hãy lắp mạch điện như sơ đồ hình 22.1 và tìm hiểu các nội dung sau đây:

a. Khi đèn sáng, bóng đèn có nóng lên không? Bằng cách nào để xác nhận điều đó?

b. Bộ phận nào của đèn bị đốt nóng mạnh và phát sáng khi có dòng điện chạy qua?

c. Khi đèn sáng bình thường, bộ phận đó của đèn có nhiệt độ khoảng 2500°C.

Hãy giải thích vì sao dây tóc của bóng đèn thường được làm bằng vonfram?

Hướng dẫn giải:

a. Khi đèn sáng, bóng đèn có nóng lên.

Để biết bóng đèn có nóng lên hay không ta có thể dùng nhiệt kế dùng cảm giác của bàn tay hay dùng một mảnh khăn ẩm... để kiểm tra.

b. Dây tóc bóng đèn bị đốt nóng mạnh và phát sáng khi có dòng điện chạy qua.

c. Do dây vonfram dùng để làm dây tóc bóng đèn có nhiệt độ nóng chảy lớn hơn nhiệt độ nóng để phát sáng của bóng đèn nên dây tóc bóng đèn không bị nóng chảy khi đèn phát sáng.

C3)

Quan sát thí nghiệm của giáo viên được bố trí như hình 22.2 và hãy cho biết:

a. Có hiện tượng gì xảy ra với các mảnh giấy khi giáo viên đóng công tắc?

b. Từ quan sát trên, hãy cho biết dòng điện đã gây ra tác dụng gì với dây sắt AB.

Hướng dẫn giải:

a. Các mảnh giấy bị cháy đứt và rơi xuống (hay chỉ bị nám đen).

b. Dòng điện đã làm nóng dây sắt AB.

Kết luận: Khi có dòng điện chạy qua, các vật dẫn bị nóng lên.

Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn làm dây tóc nóng tới nhiệt độ cao và phát sáng.

C4) Nếu trong mạch điện với dây dẫn bằng đồng có nối xen một đoạn dây chì (gọi là cầu chì) thì trong một số trường hợp do tác dụng nhiệt của dòng điện, dây dẫn có thể nóng lên trên 327°C. Hỏi khi đó có hiện tượng gì xảy ra với đọạn dây chì và với mạch điện?

Hướng dẫn giải:

Đồng và chì đều dẫn điện, nên dòng điện dẫn đi qua đoạn dây chì nối với dây đồng.
Do tác dụng nhiệt của dòng điện => dây đồng lẫn dây chì đều bị nóng. Khi đoạn dây nóng đến 327°C (bằng nhiệt độ nóng chảy của chì) dây chì bị đứt làm ngắt mạch điện.

C5, C6) Hãy quan sát bóng đèn bút thử điện khi nó phát sáng và trả lời câu hỏi sau đây:

C5: Trong bóng đèn bút thử điện có chứa một chất (khí nêon). Hãy quan sát bóng đèn này và nên nhận xét về hai đầu dây bên trong của nó.

C6: Đèn sáng do hai đầu dây đèn nóng sáng hay do vùng chất khí ở giữa hai đầu dây này phát sáng?

Hướng dẫn giải bài tập C5

2 đầu dây trong bóng đèn bút thử điện không tiếp xúc nhau (hở).

Hướng dẫn giải bài tập C6

Bóng đèn bút thử điện sáng, chứng tỏ có dòng điện đi qua lớp khí nêôn giữa hai đầu dây bên trong bóng đèn.
Kết luận: Dòng điện chạy qua chất khí trong bóng đèn củà bứt thử điện làm chất khí này phát sáng.