Giải bài 18 vật lí 9: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q, I^2 trong định luật Jun Len-xơ

Bài thực hành để chúng ta có thể hệ thống lại các kiến thức đã học và áp dụng vào thực tiễn. Vậy để chuẩn bị một bài thực hành tốt hơn, KhoaHoc xin chia sẻ các bạn bài thực vật lý lớp 9. Bài 18: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q - I2 trong định luật Jun - Len-xơ

Nội dung bài học gồm hai phần:

• Lý thuyết về Jun Len-xơ
• Nội dung thực hành

A. Lý thuyết

Nội dung định luật Jun Len-xơ:

• Nhiệt 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 dãn và thời gian dòng điện chạy qua.
• Hệ thức của định luật Jun - Len-xơ :

• Trong đó:

I đo bằng ampe (A)

R đo bằng ôm (Ω)

t đo bằng giây (s) thì

Q đo bằng Jun (J)

B. Nội dung thực hành

I. Chuẩn bị

Mỗi nhóm học sinh :

• Nguồn điện không đổi 12V - 2A.
• Ampe kế có giới hạn đo 2A và độ chia nhỏ nhất 0,1A.
• Biến trở loại 20Ω - 2A.
• Nhiệt lượng kế 250ml, dây đốt có điện trở 6Ω bằng nicrom, que khuấy, nhiệt kế có phạm vi đo từ 15^oC tới 100 ^oC và độ chia nhỏ nhất là 1^oC.
• 170ml 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 1s.
• Năm đoạn dây nối, mỗi đoạn dài 40cm.

II. Nội dung thực hành

1. Đổ nước vào cốc đun, sao cho khi đậy nắp cốc thì toàn bộ dây đốt ngập hoàn toàn trong nước.

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.

3. Đặt nhẹ nhàng cốc đun vào trong vỏ ngoài cách nhiệt của nhiệt lượng kế, kiểm tra dể đảm bảo vị trí đúng của nhiệt kế.

4. Mắc dây đốt vào mạch điện như sơ đồ hình 18.1

5. Đóng công tắc điều chỉnh biến trở để ampe kế chỉ I₁ = 0,6A. 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.

6. Trong lần thí nghiệm thứ hai, để nước trong cốc đun trở lại nhiệt độ t₁º ban như lần thí nghiệm thứ nhất. Điều chỉnh biến trở để ampe kế có chỉ số I₂ = 1,2A. 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.

7. Trong lần thí nghiệm thứ ba, lại để nước trong cốc đun trở lại nhiệt độ t₁º ban đầu như lần thí nghiệm thứ nhất. Điều chỉnh biến trở để ampe kế có số chỉ I₃ = 1,8A. 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.

8. Thực hiện các công việc tiếp theo như yêu cầu của mẫu báo cáo.

III. 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.

THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ ĐIỆN

Họ và tên:............................................ Lớp:.................................

1. Trả lời câu hỏi

a, Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc đó biểu thị bằng hệ thức nào?

Hứớng dẫn:

• Nhiệt lượng tỏa 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 hiện bằng hệ thức:

b, Nhiệt lượng Q được dùng để đun nóng nước có khối lượng m₁ và làm nóng cốc đựng nước có khối lượng m₂, khi nhiệt độ của cốc tặng từ t₁º đến t₂º. Nhiệt dung của nước là c₁ và nhiệt dung của chất làm cốc là c₂. Hệ thúc nào biểu thị mối liên hệ giữa Q và các đại lượng m₁, m₂, c₁, c₂, t₁º, t₂º ?

Hướng dẫn:

Hệ thức liên hệ: Q = (m₁.c₁ + m₂.c₂) (t₁º - t₂º)

c) Nếu toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra bởi dây dẫn điện trở R có dòng điện cường độ I chạy trong thời gian t được dùng để đun nóng nước và cốc trên đây thì độ tăng nhiệt độ Δtº = t₂º - t₁º liện hệ với cường độ dòng điện II bằng hệ thức nào?

Hướng dẫn:

• Khi đó độ tăng nhiệt độ liên hệ với cường độ dòng điện II bằng hệ thức:

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

Bảng 1:

a, Tỉ số:

So sánh ta nhận thấy:

b, Tỉ số:

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:

3. Kết luận

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: (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)).