Đến với chương trình vật lý lớp 11, các em sẽ bắt đầu đi sâu kiến thức về khái niệm nhiệt dung và giải các bài tập liên quan đến định luật Jun-Lens. Đọc bài viết dưới đây sẽ giúp các bạn củng cố những kiến thức liên quan đến chủ đề này, đặc biệt là một số ví dụ về bài tập về khái niệm quen thuộc này, chắc chắn sẽ giúp ích cho các bạn rất nhiều, hãy cùng xem nhé:
Công suất tỏa nhiệt là gì?
Khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, nó tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó tốc độ mà dây dẫn đó tỏa nhiệt được gọi là công suất tỏa nhiệt. Tỷ lệ nhiệt lượng tỏa ra trên một đơn vị thời gian tại một dây dẫn là cách tính nhiệt dung.
Định luật Jun-LenXơ
Định luật Jun-LenXơ là một mô tả toán học về tốc độ điện trở của mạch chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt. (Tôi đang đề cập đến thông tin ở đây)
Theo định luật Joules, lượng nhiệt sinh ra trong một khoảng thời gian ở dây dẫn mang dòng điện tỷ lệ thuận với điện trở của dây dẫn và bình phương cường độ dòng điện. Lượng nhiệt tỏa ra trong một khoảng thời gian tương đương với lượng điện năng được hấp thụ hoặc lượng điện năng bị mất đi.
Q = R.I2.t
Trong đó:
- Q là nhiệt tính bằng Joules (J)
- R là điện trở ohm (Ω)
- I là cường độ dòng điện Ampe (A)
- T là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn
Công thức tính công suất tỏa nhiệt
Công suất tỏa nhiệt trong một giây, hay tổn thất điện năng P, bằng bình phương dòng điện I nhân với điện trở R. Hoặc bằng tỷ số giữa nhiệt lượng tỏa ra và thời gian dòng điện đi qua dây.
P = I2.R = Q/t
Trong đó:
- Công suất P có đơn vị là Watt (W).
- Đơn vị của dòng điện I là Ampe (A).
- Đơn vị của điện trở R là Ohm (Ω)
- Q là nhiệt tính bằng Joules (J)
- t là thời gian dòng điện đi qua (s)
Công suất tỏa nhiệt trên điện trở
Khi có dòng điện chạy qua điện trở thì điện năng sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng. Nhiệt sinh ra trong các thành phần mạch điện, tất cả đều có ít nhất một điện trở nào đó, sẽ bị tiêu tán vào không khí xung quanh các thành phần đó.
Công suất nguồn điện
Công suất là khả năng sinh công khi dòng điện chạy qua dây dẫn với tốc độ phù hợp. Công suất của nguồn điện tỉ lệ thuận với công của nguồn và thời gian cần thiết để thực hiện công.
PNG=EI = Ang/t
Trong đó:
- PNG: Công suất nguồn điện
- E: suất điện động (V)
- I: Cường độ dòng điện
- Ang: Công của nguồn điện (J)
- t: Thời gian
Công của nguồn năng lượng tỉ lệ thuận với công suất tiêu thụ và các lực lạ sinh ra bên trong nguồn năng lượng:
Ang= Eq= EIt
Trong đó:
- E: suất điện động (V)
- q: Lượng điện (C)
- I: Cường độ dòng điện (A)
- t: Thời gian
Công suất điện
Công suất điện tỷ lệ thuận với cường độ và điện áp của dòng điện ở hai đầu mạch hoặc bằng tỷ số giữa công suất điện và thời gian dòng điện đi qua.
P = UI = A/t
Bài tập công suất tỏa nhiệt cho học sinh
Bài tập số 1
Mạch có điện trở 1 trên 12 (Ω) mắc song song với điện trở 2 trên 7 (Ω) mắc nối tiếp với điện trở 3 trên 13 (Ω). Tính nhiệt lượng của mỗi điện trở khi đặt một hiệu điện thế bằng 6 V vào hai đầu dây.
Bài tập 2
Cho mạch điện sau, biết suất điện động là 8 V với điện trở 2 Ω, điện trở cắt nhau 2 là 3 Ω.
- Tìm điện trở 1 sao cho nhiệt lượng trên điện trở 1 là lớn nhất. Tính công suất cực đại.
- Tìm điện trở 1 để có công suất tỏa nhiệt lớn nhất trong toàn mạch. Tính công suất cực đại
- Tìm điện trở 1 để có nhiệt lượng lớn nhất trên nguồn. Tính công suất cực đại tại nguồn.
Bài tập số 3
Đối với mạch điện như hình vẽ, suất điện động là 14 V và điện trở r là 3 Ω. Tính nhiệt dung của điện trở R = 11 Ω.
Câu trả lời
Chúng ta có:
- Cường độ dòng điện: I = E/(R + r) = 14/ (11 + 3) = 1(A)
- Vậy công suất tỏa nhiệt: PR = I2.R = 12,11 = 11W
Bạn chắc chắn đã học được nhiều điều về nhiệt dung và định luật Junlenz từ bài viết này. Cùng với các ví dụ bài tập cơ bản, bạn có thể đọc, hiểu và làm theo một cách dễ dàng. Nếu bạn vẫn gặp khó khăn ở phần này thì đừng ngần ngại để lại bình luận, chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn nếu có thể.
