Lý 9 Bài 18: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q~ I2 trong định luật Jun- Lenxo

• Học sinh vẽ được sơ đồ mạch điện của thí nghiệm kiểm nghiệm định luật Jun-Len xơ.

• Lắp ráp và tiến hành được thí nghiệm kiểm nghiệm mối quan hệ Q~ I² trong định luật Jun-Len xơ.

• Tác phong cẩn thận kiên trì, chính xác và trung thực trong quá trình thực hiện các phép đo và ghi lại các kết quả đo của thí nghiệm.

• Nguồn điện không đổi 12 V- 2 A (lấy từ máy hạ thế 220 V- 12 V hoặc máy hạ thế chỉnh lưu)

• Ampe kế có giới hạn đo 2 A và độ chia nhỏ nhất 0,1 A.

• Biến trở loại 20 Ω- 2 A.

• Nhiệt lượng kế 250 ml, dây đốt có điện trở 6Ω bằng nicrom, que khuấy, nhiệt kế có phạm vi đo từ 15ºC tới 100ºC và độ chia nhỏ nhất là 1ºC.

• 170 ml nước sạch (nước tinh khiết).

• Đồng hồ bấm giây để đo thời gian có giới hạn đo 20 phút và độ chia nhỏ nhất là 1 s.

• Năm đoạn dây nối, mỗi đoạn dài 40 cm.

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 = 0,6 A. 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 t₁º 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 t₂º của nước vào bảng 1.

Bước 6: Trong lần TN thứ hai, để nước trong cốc đun trở lại nhiệt độ t₁º ban như lần TN thứ nhất. Điều chỉnh biến trở để ampe kế có chỉ số I₂ = 1,2 A. Làm tương tự như trên, đo và ghi nhiệt độ ban đầu t₁º, nhiệt độ cuối t₂º 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 t₁º ban đầu như lần TN thứ nhất. Điều chỉnh biến trở để ampe kế có số chỉ I₃ = 1,8 A. Làm tương tự như trên để xác định các nhiệt độ đầu t₁º và cuối t₂º 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.

Chú ý: Dưới đây chỉ là bài mẫu tham khảo, khi làm bài thực hành bài các bạn cần thay số đo mà mình đã đo được trên trường để có một bài báo cáo thực hành đúng.

a) Trả lời câu hỏi

• 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 = I².R.t
• Hệ thức Q = (c₁.m₁ + c₂ .m₂) (t₁º - t₂º)
• Độ tăng nhiệt độ liên hệ với cường độ dòng điện I bằng hệ thức: \(\Delta {t^o} = t_2^o - t_1^o = \frac{{{I^2}Rt}}{{{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}}} \)

b) Độ tăng nhiệt độ Δtº khi đun nước trong 7 phút với dòng điện có cường dộ khác nhau chạy qua dây đốt.

• Tỉ số: \(\frac{{\Delta t_2^o}}{{\Delta t_1^o}} = \frac{8}{2} = 4;\,\frac{{I_2^2}}{{I_1^2}} = \frac{{{{1,2}^2}}}{{{{0,6}^2}}} = 4 \)
• Ta nhận thấy: \(\frac{{\Delta t_2^o}}{{\Delta t_1^o}} = \frac{{I_2^2}}{{I_1^2}} \)
• Tỉ số: \(\frac{{\Delta t_3^o}}{{\Delta t_1^o}} = \frac{{17}}{2} = 8,5;\,\frac{{I_3^2}}{{I_1^2}} = \frac{{{{1,8}^2}}}{{{{0,6}^2}}} = 9 \)
• Nếu bỏ qua sai số trong quá trình làm thực nghiệm và sự hao phí nhiệt ra môi trường bên ngoài thì ta có thể coi: \(\frac{{\Delta t_3^o}}{{\Delta t_1^o}} = \frac{{I_3^2}}{{I_1^2}} \)

Như vậy:

• Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện chạy qua.

• Hệ thức: Q = I² .R.t (trong đó: I là cường độ dòng điện (A), R là điện trở dây dẫn (Q), t là thời gian dòng điện chạy qua (s), Q là nhiệt lượng tỏa ra (J).

Câu 1: Một bình nóng lạnh có ghi 220 V- 1100 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V. Tính thời gian để bình đun sôi 10 lít nước từ nhiệt độ 200C, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K và nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ.

A. 30 phút 45 giây

B. 44 phút 20 giây

C. 50 phút 55 giây

D. 55 phút 55 giây

Câu 2: Trong mùa đông, một lò sưởi điện có ghi 220V-880 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V trong 4 giờ mỗi ngày. Tính nhiệt lượng mà lò sưởi này tỏa ra trong mỗi ngày  

A. 4,92 kW.h

B. 3,52 kW.h

C. 3,24 kW.h

D. 2,56 kW.h

Câu 3: Dây xoắn của một bếp điện dài 7 m, tiết diện 0,1 mm² và điện trở suất là 1,1.10^-6 Ω.m. Tính điện trở của dây xoắn

A. 77 Ω

B. 55 Ω

C. 50 Ω

D. 40 Ω

Câu 4: Dây điện trở của một bếp làm bằng nicrom có điện trở suất 1,1.10^-6 Ω.m, chiều dài 3m, tiết diện 0,05 mm². Tính điện trở của dây.  

A. 66 Ω

B. 55 Ω

C. 60 Ω

D. 62 Ω

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Thực hành Kiểm nghiệm mối quan hệ Q~ I² trong định luật Jun- Lenxo cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được: 

• Vẽ được sơ đồ mạch điện của thí nghiệm kiểm nghiệm.

• Lắp ráp và tiến hành được thí nghiệm kiểm nghiệm mối quan hệ Q~ I² trong định luật Jun- Lenxơ. 

• Qua thí nghiệm thấy được mối quan hệ Q~ I².