Phát biểu và viết hệ thức của định luật Jun

- Định luật Jun - Len-xơ. Năng lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua - Biểu thức: Q = I2.R.t

Câu 1

Một bếp điện loại 220V - 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 l nước có nhiệt độ ban đầu 25oc. Hiệu suất của quy trình đun là 85%.

a. Tính thời gian đun sôi nước, biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J/kg.K.

b. Mỗi ngày đun sôi 41 nước bằng bếp điện trên đây cùng với điều kiện đã cho, thì trong 1 tháng (30 ngày) phải trả bao nhiêu tiền điện cho việc đun nước này? Cho rằng giá điện là 700 đồng mỗi kW.h.

c. Nếu gập đôi dây điện trở của bếp này và vẫn sử dụng hiệu điện thế 220V thì thời gian đun sôi 21 nước có nhiệt độ ban đầu và hiệu suất như trên là bao nhiêu?

Xem đáp án

Lời giải

a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước là:

Qcó ích = m1.c.Δtº = 2.4200.(100 – 25) = 630000 (J)

Ta có:

Giải bài tập Vật Lý 9 | Để học tốt Vật Lý 9

Nhiệt lượng do bếp điện tỏa ra là:

Giải bài tập Vật Lý 9 | Để học tốt Vật Lý 9

Vì U = Um = 220 nên bếp hoạt động với công suất P = Pm = 1000W

Ta có: Qtp = A = P.t

Thời gian đun sôi nước là: t = Qtp/P = 741176,5/1000 = 741 (s) = 12,35 phút

b) Nhiệt lượng do bếp tỏa ra để đun sôi 4 lít nước là:

Q1 = 2.Qtp = 2.741176,5 = 1482353 (J) (vì m2 = 4kg = 2m1)

Nhiệt lượng do bếp điện tỏa ra trong 30 ngày là:

Q2 = 1482353.30 = 44470590 (J)

Điện năng tiêu thụ trong 1 tháng là:

A = Q2 = 44470590 J = 12,35kW.h (vì 1kW.h = 3600000J)

Tiền điện phải trả là: Tiền = A.700 = 12,35.700 = 8645 đồng

c) Do gập đôi dây điện trở nên: tiết diện dây tăng 2 lần ⇒ điện trở giảm 2 lần

và chiều dài dây giảm 2 lần ⇒ điện trở giảm 2 lần. Vậy R giảm 4 lần

Dựa vào công thức P = U2/R nên khi R giảm 4 lần thì P tăng 4 lần, khi đó:

P’ = 4.1000 = 4000 (W)

Thời gian đun sôi nước là: t’ = Qtp/P = 741176,5/4000 = 185 (s) = 3,08 phút

Câu 2

Điện R1 = 30Ω chịu được dòng điện có độ lớn nhất là 2A và điện trở R2 = 10Ω chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là 1A. Có thể mắc nối tiếp hai điện trở này vào hiệu điện thế nào dưới đây?

A. 80V, vì điện trở tương đương của mạch là 40Ω và chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất 2A.

B. 70V, vì điện trở R1 chịu được hiệu điện thế lớn nhất 60V, điện trở R2 chịu được 10V.

C. 120V, vì điện trở tương đương của mạch là 40Ω và chịu được dòng điện có cường độ dòng điện có cường độ tổng cộng là 3A.

D. 40V, vì điện trở tương đương của mạch là 40Ω và chiu đươc dòng điên có cường đô 1A.

Xem đáp án

Lời giải

Chọn câu D. 40V

Điện trở tương đương khi ghép nối tiếp hai điện trở:

Rtđ = R1 + R2 = 30 + 10 = 40 Ω

Vì khi ghép nối tiếp I1 = I2 = I, mà I1 max > I2 max nên để đảm bảo R2 không bị hỏng (tức là dòng qua R2 không được vượt quá I2 max = 1A) thì cường độ dòng điện cực đại qua đoan mạch là I = I1 max = 1A.

Khi đó hiệu điện thế giới hạn có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch là:

Ugiới hạn = I.Rtđ = 1.40 = 40V

Câu 3