Công thức tính định luật Jun – Len xơ và bài tập có lời giải cực hay

Hiện nay, có rất nhiều các bạn học sinh không nắm được định luật Jun-Len xơ để áp dụng vào làm bài tập. Vì vậy, THPT CHUYÊN LAM SƠN sẽ phát biểu định luật Jun – Len xơ là gì? Công thức tính định luật Jun – Len xơ kèm theo các dạng bài tập có lời giải trong bài viết dưới đây để các bạn cùng tham khảo nhé

Nội Dung

Đinh luật Jun – Len xơ là gì?

Định luật Jun – Len xơ được phát biểu như sau: 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 dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.

Công thức tính định luật Jun – Len xơ

Q = R.I².t

Trong đó:

Q: nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn (J)
R: điện trở của vật dẫn(Ω)
I: cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn (A)
t: thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn (s)

Lưu ý:

Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun-len-xơ là:

Q = 0,24.I².R.t

Đơn vị của nhiệt lượng Q khi đó là calo, kí hiệu đơn vị calo là cal.

Đổi đơn vị từ Jun sang calo và ngược lại như sau:

1Jun = 0,24 cal
1 cal = 4,18 Jun

Tham khảo thêm: Công thức định luật Ôm và phương pháp giải bài tập có lời giải

Bài tập áp dụng định luật Jun-Len xơ

Ví dụ 1: Cho một dòng điện có cường độ 2A chạy qua dây mayxo của một bếp điện có điện trở 200 Ω. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây trong thời gian 20 phút.

Bài giải:

Áp dụng định luật Jun – Len xơ:

Q = I².R.t = 2².20.(20.60) = 96 000 (J)

Ví dụ 2: Thời gian đun sôi 1,5 lít nước của một ấm điện là 10 phút. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây nung của ấm là 220V. Tính điện trở của dây nung này, biết rằng nếu kể cả nhiệt lượng hao phí để đun sôi 1 lít nước thì cần nhiệt lượng là 420000J.

Lời giải

Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 1,5 lít nước là:

Q = 420000.1,5 = 630000 J

Theo công thức tính nhiệt lượng tỏa ra của ấm ta có:

Q = I²Rt hay Q = (U²/R).t

⇒ R = (U².t)/Q = (220².10.60) : 630000 = 46,1 Ω

Ví dụ 3: Một bếp điện có công suất tiêu thụ P = 1,2 kW.

a) Tính nhiệt lượng bếp tỏa ra trong thời gian 30 phút.

b) Biết cường độ dòng điện chạy qua dây nóng bếp là 2A, tính điện trở của dây nóng.

Bài giải:

a) Nhiệt lượng bếp tỏa ra trong 30 phút là Q = P.t = 1,2.103.30.60 = 2,16.106 (J)

b) Áp dụng định luật Jun – Len xơ:

Q = I².R.t ⇒ R = Q/(I².t) = 2,16.10⁶ : (2².30.60) = 300 Ω

Ví dụ 4: Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên?

Lời giải

Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ vì chúng được mắc nối tiếp nhau. Theo định luật Jun – Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra ở dây tóc và dây nối tỉ lệ với điện trở của từng đoạn dây.

Dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh, do đó dây nối hầu như không nóng lên và có nhiệt độ gần như nhiệt độ của môi trường.

Ví dụ 5: Một ấm điện có ghi 220V−1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là 20⁰C. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J/kg.K
Lời giải

Ấm điện được dùng hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức nên công suất P của nó cũng chính bằng công suất định mức (1000W).

Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, nên nhiệt lượng Q để đun sôi nước sẽ chính bằng lượng điện năng A mà ấm đã tiêu thụ.

Ta có:

A = Pt
Q = mcΔt

Lại có:

A = Q, tức là Pt = cm(t₂ – t₁), từ đó suy ra:

t = cm(t₂-t₁)/P = 4200.2(100 – 20)/1000 = 672s

Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết và công thức tính định luật Jun – Len xơ có thể giúp các bạn hệ thống lại kiến thức của mình để áp dụng vào làm bài tập nhé