Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trong khung dây, sau va chạm lớp 10, 11

Nhằm giúp các bạn học sinh, sinh viên nắm rõ hơn công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trong khung dây, sau va chạm,... và các trường hợp khác cũng như áp dụng vào giải bài tập với bộ môn Vật lý. Trong bài viết ngày hôm nay, chúng tôi sẽ giúp bạn hệ thông lại những kiến thức cơ bản của công thức tính nhiệt năng.

1. Điện trở là gì? 

Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác. Điện trở công suất có thể tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng có trong các bộ điều khiển động cơ, trong các hệ thống phân phối điện. Các điện trở thường có trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động.

Đối với một dây dẫn nhất định, tỉ số U/I có giá trị không đổi. Đối với các dây dẫn khác nhau, tỉ số U/I có giá trị khác nhau. Giá trị R = U/I đối với mỗi dây dẫn được gọi là điện trở của dây dẫn đó. Với U là hiệu điện thế và I là cường độ dòng điện của toàn mạch

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn I = U/R

Điện trở

2. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở của dây dẫn

Điện trở của một dây dẫn biểu thị mức độ dây dẫn đó cản trở dòng điện nhiều hay ít. Điện trở của dây dẫn càng lớn thì dòng điện chạy trong nó càng khó. Người ta cũng dùng thuật ngữ "điện trở" để chỉ ngay bản thân dây dẫn hoặc vật dẫn đó. Người ta thường nói "mắc một điện trở 10 ôm vào mạch điện". Điều đó có nghĩa là mắc một dây dẫn (hoặc vật dẫn) có điện trở 10 ôm vào mạch điện.

Trong quá trình cản trở dòng điện, điện trở trên dây dẫn cũng tạo ra năng lượng dưới dạng nhiệt. Tuy nguồn nhiệt này có hại nhưng trong cuộc sống hàng ngày, con người cũng dùng chính nó cho nhiều ứng dụng nhiệt lượng.

Theo định luật Jun-lenxo, nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với ình phương cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua.

Q= I².R.t

Trong đó

Q: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn (J).

I: Cường độ dòng điện (A).

R: Điện trở của dây dẫn (Ω).

t: Thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn (s).

 

Sơ đồ dòng điện

Lưu ý

Nếu nhiệt lượng tỏa ra tính bằng đơn vị calo (cal), t áp dụng công thức

 Q=0,24.I².R.t

Một số công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khác cũng được sử dụng như

Q= U.I.t

Q= m.c.Dt

Trong đó

U: Hiệu điện thế của dòng điện chạy qua dây dẫn (V).

m: Khối lượng (kg).

c: Nhiệt dung riêng (JKg.K).

Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1kg chất đó tăng thêm 1⁰C.

Dt: Độ chênh lệch nhiệt độ (⁰C hoặc K)

3. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu

Q = q.m

Q là nhiệt lượng tỏa ra (J).

q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg).

m là khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn tính bằng kg.

Phương trình cân bằng nhiệt

Q_thu = Q_tỏa

Q_thu là tổng nhiệt lượng của các vật thu vào.

Q_tỏa là tổng nhiệt lượng của các vật tỏa ra.

Những yếu tố quyết định sự nóng lên của một vật khi thu nhiệt năng vào

- Khối lượng của vật -> Khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn.

- Độ tăng nhiệt độ của vật -> Độ tăng nhiệt càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn.

- Chất cấu tạo nên vật.

4. Một số bài tập áp dụng công thức tính nhiệt lượng tỏa ra lớp 10, 11

Bài 1: Cho một mạch điện có R1 mắc nối tiếp R2 , hiệu điện thế của mạch là U= 12V, R1= 3Ω, cho biết hiệu điện thế đặt vào 2 đầu của R2 là 3V.

a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch và điện trở R2.

b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R2 trong 2 phút nếu R1 mắc song song R2.

Giải

a) Ta có R1 nối tiếp R2 nên U= U1+ U2 => U1= 12- 3= 9V

I= I1= I2= U1/ R1= 3A

R2= U2/I2= 1Ω

b) Vì R1//R2 nên Q2= I2.R2.t

U= U1= U2= 12V

I2= U2/R2= 12A =>Q2= 1440J

Bài 2: Đường dây dẫn từ mạng điện chung tói một gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi đồng vói tiết diện là 0,5mm_­². Hiệu điện thế ở cuối đường dây (tại nhà) là 220V. Gia đình này sử dụng các đèn dây tóc nóng sáng có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày. Biết điện trở suất của đồng là 1,7.10^-8Ω.m.

a) Tính điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình.

b) Tính cường độ dòng điện chạy trong đường dây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên đây.

c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên đường dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kW.h.

Giải

a) Điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình là:

Từ công thức R =  = 1,7.10^-8. = 1,36 Ω.

b) Cường độ dòng điện chạy trong đường đây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên đây là:

Từ công thức P = UI, suy ra I =  = 0,75 A.

c) Nhiệt lượng tỏa ra trên đường dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kW.h là:

Q = I²Rt = 0,75².30.3.1,36 = 68,9 W.h ≈ 0,07 kW.h.

Tìm kiếm liên quan:

- công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trong hóa học

- nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở tỉ lệ với