Câu 16 - 17.4, 16 - 17.5, 16 - 17.6 phần bài tập trong SBT – Trang 51 Vở bài tập Vật lí 9

Một đoạn mạch gồm hai dây dẫn mắc nối tiếp, một dây bằng nikêlin dài 1m có tiết diện 1mm² và dây kia bằng sắt dài 2m có tiết diện 0,5mm². Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch này trong cùng một thời gian thì dây nào tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn? Vì sao? Biết điện trở suất của nikêlin là 0,40.10^-6Ω.m và điện trở suất của sắt là 12,0.10^-8Ω.m

Phương pháp giải:

- Điện trở của dây dẫn \(R=\rho \dfrac{l}{S}.\)

- Nhiệt lượng dây dẫn tỏa ra \(Q = I^2.R.t\)

- Công thức mạch điện nối tiếp \(I = I_1 = I_2\)

Lời giải chi tiết:

Điện trở của dây nikêlin là:

\({R_1} = \displaystyle{\rho _1}{{{l_1}} \over {{S_1}}} = 0,{4.10^{ - 6}}{1 \over {{{10}^{ - 6}}}} = 0,4\Omega \)

Điện trở của dây sắt là:

\({R_2} = \displaystyle{\rho _2}{{{l_2}} \over {{S_2}}} = {12.10^{ - 8}}{2 \over {0,{{5.10}^{ - 6}}}} = 0,48\Omega \)

Vì hai dây dẫn mắc nối tiếp với nhau và R₂ > R₁ nên ta có Q₂ > Q₁.

Vậy dây sắt tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn

Một dây dẫn có điện trở 176Ω được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính nhiệt lượng do dây tỏa ra trong 30 phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo.

Phương pháp giải:

- Nhiệt lượng dây dẫn tỏa ra \(Q = I^2.R.t = U^2.t/R\)

- Đơn vị: 1 phút = 60 s; 1cal = 4,167 J

Lời giải chi tiết:

Nhiệt lượng do dây tỏa ra trong 30 phút là:

\(Q = \displaystyle{{{U^2}t} \over R} = {{{{220}^2}.30.60} \over {176}} = 495000J = 118800cal\)

Một bếp điện được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua bếp điện có cường độ 3A. Dùng bếp này đun sôi được 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 20⁰ trong thời gian 20 phút. Tính hiệu suất của bếp điện, biết nhiệt dung riêng của nước là c=4200J/kg.K

Phương pháp giải:

- Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn \(Q = I^2.R.t = U^2.t/R = U.I.t\)

- Nhiệt lượng mà lượng m chất hấp thụ để tăng nhiệt độ \({Q} = cm\left( {t_2^0 - t_1^0} \right) \)

- Hiệu suất \(H =\dfrac {{{Q_1}} }{ {{Q_{tp}}}}\times 100\%\)

Lời giải chi tiết:

Tóm tắt:

\(\eqalign{
& U = 220V \cr 
& I = 3A \cr 
& t = 20\text{ phút } = 1200s \cr 
& t_1^o = {20^o} \cr 
& t_2^o = {100^o} \cr 
& H = ?\,\% \cr} \)

Giải:

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút là:

\({Q_{tp}} = {\rm{ }}U.I.t{\rm{ }} = {\rm{ }}220.3.1200 = {\rm{ }}792000J\)

Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước này là:

\({Q_i} = cm\left( {t_2^0 - t_1^0} \right) = 4200.2.(100 - 20) \)\(\,= 672000J\)

Hiệu suất của bếp là:

\(H =\dfrac {{{Q_1}} }{ {{Q_{tp}}}} =\dfrac {{672000}}{ {792000}} \times 100\% = 84,8\% \)