ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua “Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng đi[r]
(1)ĐỀ CƯƠNG HỌC KÌ I – NĂM HỌC 2016- 2017 MÔN: VẬT LÝ A/ NHỮNG KIẾN THỨC CẦN NHỚ: Chương I: ĐIỆN HỌC I ĐỊNH LUẬT ÔM – ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN Định luật Ôm: “Cường độ dòng điện qua dây dẫn tỷ lệ thuận với hiệu điện đặt vào hai đầu dây và tỷ lệ nghịch với điện trở dây” Công thức: I = U R I: Cường độ dòng điện (A) đó U: Hiệu điện (V) R: Điện trở ( Ω ) Điện trở dây dẫn: Trị số R= U I không đổi với dây dẫn gọi là điện trở dây dẫn đó Chú ý: - Điện trở dây dẫn là đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện dây dẫn đó - Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào thân dây dẫn II ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCH CÓ CÁC ĐIỆN TRỞ MẮC NỐI TIẾP U R1 R2 Cường độ dòng điện và hiệu điện đoạn mạch mắc nối tiếp Cường độ dòng điện có giá trị điểm I I1 I Hiệu điện hai đầu đoạn mạch tổng hiệu điện hai đầu điện trở thành phần U U1 U 2 Điện trở tương đương đoạn mạch nối tiếp Rtñ R1 R2 III- ĐỊNH LUẬT ÔM CHO ĐOẠN MẠCH CÓ CÁC ĐIỆN TRỞ MẮC SONG SONG U R1 R2 Cường độ dòng điện và hiệu điện đoạn mạch mắc song song Cường độ dòng điện mạch chính tổng cường độ dòng điện các mạch rẽ I I1 I (2) Hiệu điện hai đầu đoạn mạch song song hiệu điện hai đầu đoạn mạch rẽ U U1 U 2 Điện trở tương đương đoạn mạch song song Nghịch đảo điện trở tương đương đoạn mạch song song tổng các nghịch đảo điện trở các đoạn mạch rẽ 1 R R Rtd Rtñ R1 R2 hay R1 R2 IV ĐIỆN TRỞ DÂY DẪN PHỤ THUỘC VÀO CÁC YẾU TỐ CỦA DÂY “Điện trở dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài dây, tỉ lệ nghịch với tiết diện dây và phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn” R: điện trở dây dẫn, có đơn vị là () l Công thức: R= ρ Trong đó l: : chiều dài dây dẫn, có đơn vị là (m) S S: tiết diện dây, có đơn vị là (m2) : điện trở suất, có đơn vị là(.m) V BIẾN TRỞ Biến trở Được dùng để thay đổi cường độ dòng điện mạch Các loại biến trở sử dụng là: biến trở chạy, biến trở tay quay, biến trở than (chiết áp) Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số và dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện mạch Các kí hiệu biến trở hoặc VI CÔNG SUẤT ĐIỆN Công suất điện Công suất điện đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện qua nó P : công suất điện, có đơn vị là (W) Công thức: P = U.I Trong đó U: hiệu điện thế, có đơn vị là (V) I: cường độ dòng điện, có đơn vị là (A) Hệ quả: Nếu đoạn mạch cho điện trở R thì công suất điện có thể tính công thức: P = I R P = U2 R Chú ý Số oát ghi trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức dụng cụ đó, nghĩa là công suất điện dụng cụ nó hoạt động bình thường Số vôn ghi trên dụng cụ điện cho biết hiệu điện định mức dụng cụ đó, nghĩa là hiệu điện dụng cụ đó nó hoạt động bình thường Trên dụng cụ điện thường có ghi: giá trị hiệu điện định mức và công suất định mức Đối với bóng đèn (dụng cụ điện) : Điện trở bóng đèn (dụng cụ điện ) tính là: Ví dụ: Trên bòng đèn có ghi 220V – 75W nghĩa là: bóng đèn sáng bình thường đựơc sử dụng với nguồn điện có hiệu điện 220V thì công suất điện qua bóng đèn là 75W VII ĐIỆN NĂNG Điện là gì? Dòng điện có mang lượng vì nó có thể thực công, có thể làm thay đổi nhiệt vật Năng lượng dòng điện gọi là điện Sự chuyển hóa điện thành các dạng lượng khác (3) Điện có thể chuyển hóa thành các dạng lượng khác : nhiệt năng, quang năng, năng, hóa … Ví dụ: - Bóng đèn dây tóc : điện biến đổi thành nhiệt và quang - Đèn LED : điện biến đổi thành quang và nhiệt - Nồi điện, bàn là: điện biến đổi thành nhiệt và quang - Quạt điện, máy bơn nước : điện biến đổi thành và nhiệt Hiệu suất sử dụng điện Tỷ số phần lượng có ích chuyển hóa từ điện và toàn điện tiêu thụ gọi là hiệu suất sử dụng điện Công thức: H= A1 100 % A A1: Năng lượng có ích chuyển hóa từ điện năng, đơn vị là J A : Điện tiêu thụ, đơn vị là J H : Hiệu suất Chú ý : + Hiệu suất: H= A ci P Q 100 %= ci 100 %= ci 100 % A P Q VIII CÔNG DÒNG ĐIỆN (điện tiêu thụ) 1/ Công dòng điện Công dòng điện sinh đoạn mạch là số đo lượng điện chuyển hóa thành các dạng lượng khác đoạn mạch đó Công thức: A = P.t = U.I.t với: A : công doàng điện (J) P : công suất điện (W) U : hiệu điện (V) t : thời gian (s) 2/ Đo điện tiêu thụ Lượng điện sử dụng đo công tơ điện Mỗi số đếm trên công tơ điện cho biết lượng điện sử dụng là kilôoat (KW.h) KWh = 600 000J IX ĐỊNH LUẬT JUN-LENXƠ (Tính nhiệt lượng tỏa trên dây dẫn có dòng điện chạy qua) “Nhiệt lượng tỏa trên dây dẫn có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua” Công thức: Q = I2.R.t với: Q : nhiệt lượng tỏa (J) I : cường độ dòng điện (A) R : điện trở ( Ω ) t : thời gian (s) * Chú ý: Nếu nhiệt lượng Q tính đơn vị calo (cal) thì ta có công thức: Q=0 , 24 I R t Jun = 0,24 calo calo = 4,18 Jun Chương II: ĐIỆN TỪ HỌC Nam châm vĩnh cửu (4) a) Từ tính nam châm: Nam châm nào có hai từ cực, để tự cực luôn luôn hướng bắc gọi là cực Bắc, kí hiệu là N (màu đậm) Còn cực luôn hướng Nam gọi là cực Nam, kí hiệu là S (màu nhạt) b) Tương tác hai nam châm.: Khi đưa từ cực nam châm lại gần thì chúng hút các cực khác tên, đẩy các cực cùng tên Tác dụng từ dòng điện – Từ trường a) Lực từ: * Dòng điện chạy qua dây dẫn thẳng hay dây dẫn có hình dạng bất kì gây tác dụng lực (Lực từ) lên kim nam châm đặt gần nó Ta nói dòng điện có tác dụng từ b)Từ trường: Không gian xung quanh nam châm, xung quanh dòng điện có khả tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt nó Ta nói không gian đó có từ trường c) Cách nhận biết từ trường: Nơi nào không gian có lực từ tác dụng lên kim nam châm thì nơi đó có từ trường Từ phổ - đường sức từ a) Từ phổ Từ phổ là hình ảnh cụ thể các đường sức từ, có thể thu từ phổ rắc mạt sắt lên nhựa đặt từ trường và gõ nhẹ b) Đường sức từ : - Mỗi đường sức từ có chiều xác định Bên ngoài nam châm, các đường sức từ có chiều từ cực N, vào cực S nam châm - Nơi nào từ trường càng mạnh thì đường sức từ dày, nơi nào từ trường càng yếu thì đường sức từ thưa Từ trường ống dây có dòng điện chạy qua a)Từ phổ, Đường sức từ ống dây có dòng điện chạy qua: - Từ phổ bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua và bên ngoài nam châm là giống - Trong lòng ống dây có các đường mạt sắt xếp gần song song với b) Quy tắc nắm tay phải: (áp dụng tìm chiều dòng điện, chiều đường sức từ) Nắm bàn tay phải, đặt cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi chiều đường sức từ lòng ống dây (5) B/ BÀI TẬP Chương I: ĐIỆN HỌC Bài 1: Một dây dẫn nikêlin có chiều dài 100m, tiết diện 0,5mm mắc vào nguồn điện có hiệu điện 120V 1/ Tính điện trở dây 2/ Tính cường độ dòng điện qua dây Bài 2: Một đoạn mạch gồm ba điện trở R1 = Ω ; R2 = Ω ; R3 = Ω Hiệu điện hai đầu đoạn mạch là U = 6V 1/ Tính điện trở tương đương đoạn mạch 2/ Tính hiệu điện hai đầu điện trở mắc nối tiếp với Bài 3: Cho ba điện trở R1 = Ω ; R2 = 12 Ω ; R3 = 16 Ω mắc song song với vào hiệu A điện U = 2,4V B 1/ Tính điện trở tương đương đoạn mạch R2 2/ Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và qua điện trở R1 R3 Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ: Với: R1 = 30 Ω ; R2 = 15 Ω ; R3 = 10 Ω và UAB = 24V 1/ Tính điện trở tương đương mạch 2/ Tính cường độ dòng điện qua điện trở 3/ Tính công dòng điện sinh đoạn mạch thời gian phút Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ:Với R1 = Ω ; R2 = Ω ; R3 = Ω cường độ dòng điện qua A B mạch chính là I = 2A 1/ Tính điện trở tương đương mạch R1 2/ Tính hiệu điện mạch 3/ Tính cường độ dòng điện và công suất tỏa nhiệt trên điện trở R3 R2 Bài 6: Một bếp điện có ghi 220V – 1000W sử dụng với hiệu điện 220V để đun sôi 2,5lít nước nhiệt độ ban đầu là 20oC thì thời gian là 14 phút 35 giây 1/ Tính hiệu suất bếp Biết nhiệt dung riêng nước là 4200J/kg.K 2/ Mỗi ngày đun sôi 5lít nước điều kiện trên thì 30 ngày phải trả bao nhiêu tiền điện cho việc đun nước này Cho biết giá 1kWh điện là 800đồng Bài 7: Một hộ gia đình có các dụng cụ điện sau đây: bếp điện 220V – 600W; quạt điện 220V – 110W; bóng đèn 220V – 100W Tất sử dụng hiệu điện 220V, trung bình ngày đèn dùng giờ, quạt dùng 10 và bếp dùng 1/ Tính cường độ dòng điện qua dụng cụ 2/ Tính điện tiêu thụ tháng (30 ngày) và tiền điện phải trả biết kWh điện giá 800 đồng Bài 8: Cho mạch điện hình vẽ Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở lớn Biết R1 = Ω ; R2 = 20 Ω ; R3 = 15 Ω Ampe kế 2A a/ Tính điện trở tương đương mạch b/ Tính hiệu điện hai điểm MN và số vôn kế + M – N A R1 R2 R3 V (6) c/ Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở d/ Tính nhiệt lượng tỏa trên toàn mạch thời gian phút đơn vị Jun và calo II BÀI TẬP Bài 1: Đổi S=0,5 mm2=0,5 10−6 m2 l 100 −6 =80 Ω 1/ Điện trở dây : R= ρ S =0,4 10 0,5 10−6 2/ Cường độ dòng điện qua dây: I= U 120 = =1,5 A R 80 Bài 2: 1/ Điện trở tương đương mạch: Rtñ =R 1+ R 2+R = + + = 15 Ω U 2/ Cường độ dòng điện mạch chính: I = R =15 =0,4 A tñ Vì mắc nối tiếp nên I Nêu ta có hiệu điện hai đầu điện trở là: U 1=I R1=0,4 3=1,2V U 2=I R2=0,4 5=2 V U 3=I R3 =0,4 7=2,8 V Bài 3: 1/ Điện trở tương đương mạch: 1 1 1 15 = + + = + + = R tñ R1 R R 12 16 48 ⇒ R tñ = 48 =3,2 Ω 15 2/ Cường độ dòng điện qua mạch chính: I= U 2,4 = =0 , 75 A R tñ 3,2 Vì mắc song nên U Nên cường độ dòng điện qua điện trở là: U 2,4 U 2,4 = =0,4 A I2 = = =0,2 A R1 R2 12 U 2,4 I3 = = =0 ,15 A R3 16 I1 = Bài 4: 1/ Điện trở tương đương R2 và R3: Điện trở tương đương mạch: 2/ Cường độ dòng điện qua mạch chính: Mà: I =I =I 2,3 =0 , 67 A Ta có: U 2,3=I 2,3 R 2,3=0 , 67 6=4 V Vì R2 // R3 nên U2 = U3 = U2,3 Ta có: U 2,3 = =0 ,27 A R2 15 U I = 2,3 = =0,4 A R3 10 I2 = 3/ t = ph = 300s R2 R3 15 10 = =6 Ω R2 + R3 15+10 Rtñ =R 1+ R 2,3=30+¿ = 36 Ω U 24 I = AB = =0 ,67 A R tñ 36 R2,3= (7) Công dòng điện là:A = UAB.I.t = 24 0,67 300 = 824J Bài 5: 1/ Điện trở tương đương R2 và R3 là: R2,3=R 2+ R 3=2+4=6 Ω R1 R2,3 = =3 Ω R1 + R2,3 6+6 2/ Hiệu điện mạch: U AB =I Rtñ =2 3=6 V Ta có: U AB =U 1=U 2,3 = 6V Nên ta có: U I = = =1 A R1 U I =I =I 2,3 = 2,3 = =1 A R 2,3 Điện trở tương đương mạch: Rtñ = Công suất tỏa nhiệt trên điện trở: P1 = I 21 R 1=12 6=6 W P2 = I 22 R 2=12 2=2 W P3 = I 23 R 3=12 4=4 W Bài 6: Vì bếp sử dụng hiệu điện 220V đúng với hiệu điện định mức bếp nên công suất điện bếp là 1000W 1/ Nhiệt lượng cung cấp cho nước: Q1=m c Δt (với Δt=100 − 20=80 o C ) = 2,5 4200 80 = 840 000J Nhiệt lượng bếp tỏa ra:Q = I2.R.t = P.t (với t = 14ph 35s = 875s)= 1000 875 = 875 000J Hiệu suất bếp: H= Q1 840000 100 %= 100 %=96 % Q 875000 2/ Nhiệt lượng bếp tỏa ngày lúc bây giờ: Q’ = 2Q = 875000 = 1750000J (vì 5l = 2,5l) Điện tiêu thụ 30 ngày: A = Q’.30 = 1750000 30 = 52500000J = 14,6kWh Tiền điện phải trả:T = 14,6 800 = 11680 đồng Bài 7: 1/ Vì tất dụng cụ sử dụng đúng với hiệu điện định mức nên công suất đạt với công suất ghi trên dụng cụ Nên ta có: Pb=U I b ⇒ I b= Pb 600 = =2 ,72 A U 220 Tương tự tính được: Iđ = 0,45A và Iq = 0,5A 2/ Điện tiêu thụ dụng cụ tháng: Ab = Pb.t = 0,6 30 = 72kWh Aq = Pq.t = 0,11 10 30 = 108kWh Ađ = Pđ.t = 0,1 30 = 132kWh Tổng điện tiêu thụ:A = Ab + Aq + Ađ = 312kWh Tiền điện phải trả: T = 312 800 = 249600 đồng Bài 8: a/ Điện trở tương đương R2 và R3 Điện trở tương đương mạch b/ Hiệu điện hai điểm MN : R2 R3 20 15 = =8 , 57 Ω R2 + R3 20+15 R=R 1+ R 2,3=4 +8 , 57=12, 57 Ω U MN =I R=2 12 ,57=25 , 14 V R2,3= (8) U 2,3=I R 2,3=2 ,57=17 , 14 V Số vôn kế c/ Hiệu điện hai đầu R1 U1 = UMN – U2,3 = 25,14 – 17,14 = 8V Công suất tỏa nhiệt trên điện trở P1 = P2 = P3 = U 82 = =16 W R1 U 2,3 17 ,14 = =14 , 69W R2 20 U 2,3 17 ,14 = =19 , 58 W R3 15 d/ t = 3ph = 180s Nhiệt lượng tỏa trên toàn mạch Q=I R t=22 12 , 57 180=9050 , J Tính calo: Q = 0,24 9050,4 = 2172 cal (9) Chương II: ĐIỆN TỪ HỌC Câu 1: Hãy xác định cực nam châm các trường hợp sau: U a) b) Câu 2: Hãy xác định đường sức từ từ trường ống dây qua kim namc)chân trường hợp sau Biết AB là nguồn điện: B A a) B A B A b) c) Câu 3: Hãy xác định cực ống dây và cực kim nam châm các trường hợp sau: – + – + a) – b) + c) Câu 4: Xác định cực nguồn điện AB các trường hợp sau: A B a) A B b) B A c) Ba Cụm Bắc, ngày 30 tháng 11 năm 2015 Giáo viên Lê Thị Thu Phương (10)