Giải bài tập 18: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q - I2 trong định luật Jun - Len-xơ
Bài giải bài tập 18: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q - I2 trong định luật Jun - Len-xơ
Bài thực hành này giúp chúng ta áp dụng các kiến thức về định luật Jun Len-xơ vào thực tế. Để chuẩn bị cho bài thực hành này, chúng ta cần có các dụng cụ và thiết bị như sau:
A. Lý thuyết:
Định luật Jun Len-xơ mô tả rằng nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Hệ thức của định luật Jun Len-xơ được biểu diễn như sau:
Q = I2 R t
Trong đó:
- I đo bằng ampe (A)
- R đo bằng ôm (Ω)
- t đo bằng giây (s)
- Q đo bằng Jun (J)
B. Nội dung thực hành:
I. Chuẩn bị:
- 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 15oC tới 100 oC và độ chia nhỏ nhất là 1oC
- 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 và đậy nắp cốc sao cho dây đốt ngập hoàn toàn trong nước.
2. Lắp nhiệt kế qua nắp cốc đun và điều chỉnh vị trí nhiệt kế.
3. Đặt cốc đun vào vỏ cách nhiệt của nhiệt lượng kế.
4. Mắc dây đốt vào mạch điện theo sơ đồ được cung cấp.
5. Điều chỉnh biến trở để cường độ dòng điện I1 = 0,6A và đo nhiệt độ ban đầu và cuối cùng của nước sau khi đun nóng trong 7 phút.
6. Lặp lại quá trình trên với cường độ dòng điện I2 = 1,2A và I3 = 1,8A để đo nhiệt độ nước trong cốc.
III. 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 Q = I2 R t được sử dụng để mô tả mối quan hệ này.
Qua bài thực hành, chúng ta đã thấy rằng độ tăng nhiệt độ của nước đun nóng phụ thuộc vào bình phương cường độ dòng điện chạy qua dây đốt. Qua các thí nghiệm và so sánh, ta thấy rằng tỉ số giữa độ tăng nhiệt độ và bình phương cường độ dòng điện là như nhau, xác nhận định luật Jun Len-xơ.