Giáo án Vật lý 11 - Bài 28, 29: Điện năng và công suất s9iện định luật jun – lenxơ

Tiết : _ _ _ _ _ Bài 28 - 29: ĐIỆN NĂNG VÀ CÔNG SUẤT S9IỆN ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ I. MỤC TIÊU : Hiểu được sự biến đổi năng lượng trong một mạch điện, từ đó hiểu công và công suất của dòng điện ở một đoạn mạch tiêu thụ điện năng ( tức là bến ngoài nguồn điện ), công và công suất của nguồn điện. Ôn lại, nắm chắc để vận dụng được các công thức tính công và công suất của dòng điện, hiểu và vận dụng được công thức tính công và công suất của nguồn điện. Ôn lại và vận dụng được công thức của định luật Jun – Lenxơ, chú ý đến các dạng Q = RI2t và Q = (U2/R.).t Phân biệt hai loại dụng cụ tiêu thụ điện. Hiểu được suất phản điện của máy thu điện. Hiểu và vận dụng được các công thức về điện năng tiêu thụ và công suất tiêu thụ, công suất có ích của máy thu điện. Hiều và vận dụng được công thức tính hiệu suất của nguồn điện của máy thu điện. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm . III. THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ IV. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY PHÂN PHỐI THỜI GIAN PHẦN LÀM VIỆC CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Ghi chú NỘI DUNG GHI BẢNG TỔ CHỨC , ĐIỀU KHIỂN Kiểm tra bài cũ và kiến thức cũ liên quan với bài mới (3’) Nghiên cứu bài mới 1) CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN Ở MỘT ĐỌAN MẠCH ĐIỆN. ĐỊNH LUẬT JUN – LEN – XƠ a) Công và công suất của dòng điện Công suất của dòng điện trong một đoạn mạch (cũng là công suất điện nhận được ở đoạn mạch) bằng tích của hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện I trong đoạn mạch. P = UI (28.1) Công của dòng điện sản ra trên đoạn mạch (cũng là điện năng nhận được trên đoạn mạch) được tính bằng công thức : A = Pt = UIt (28.2) b) Định luật Jun – Len – Xơ Công thức công biểu thị nhiệt lượng : A = Q = UIt = RI2t (28.3) “ Nhiệt lượng tỏa ra trên một vật tỉ lệ thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật” Q = RI2t (28.4) 2) CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN a) Công và công suất của nguồn điện Nguồn điện sinh công A làm dịch chuyển các điện tích trong toàn mạch. Công này bao gồm công của lực tĩnh điện và công của lực lạ. Công thức (25.6) công của nguồn điện là : A = qx = xIt (28.5) Từ đó, công suất của nguồn điện là : P = xI (28.6) Công và công suất của nguồn điện bằng điện năng và công suất điện sản ra rong toàn mạch. b) Hiệu suất của nguồn điện Hiệu suất của nguồn điện, có suất điện động x và điện trở trong r, tạo ra dòng điện I chạy trong mạch điện được tính theo công thức : (28.7) 3) CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ TIÊU THỤ ĐIỆN Các dụng cụ thiêu thụ điện chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác nhau (nội năng, hóa năng, cơ năng). a) Công suất của dụng cụ tỏa nhiệt Điện năng tiêu thụ của dụng cụ tỏa nhiệt được tính theo công thức : (28.8) Công suất của dụng cụ tỏa nhiệt được tính theo công thức : (28.9) b) Công suất phản điện của máy thu điện Chỉ có một phần Q’ của điện năng A cung cấp cho máy chuyển hóa thành nhiệt ở điện trở r’ của máy : Q’ = r’I2t (28.10) Phần điện năng còn lại A’ được chuyển hóa thành các dạng năng lượng có ích khác. Phần điện năng A’ này tỉ lệ với điện lượng q chuyển qua máy thu điện : A’ = x’q (28.11) Trong đó hệ số tỉ lệ là đại lượng đặc trung cho máy thu điện, được gọi là suất phản điện của máy thu điện. Từ (28.11) ta rút ra công thức : (28.12) + Nếu q = 1 C thì x’ = A’. “Suất phản diện của máy thu điện được xác định bằng điện năng mà dụng cụ chuyển hóa thành dạng năng lượng khác (không phải nhiệt) khi có một đơn vị điện tích dương chạy qua máy.” + Suất phản điện có đơn vị là vôn, giống như suất điện động. + Dòng điện nạp đi vào cực dương củ máy thu điện. c) Điện năng và công suất tiêu tụ của máy thu điện. Công tổng cổng A mà dòng điện thực hiện ở máy thu điện bằng : A = A’ + Q’ = x’It + r’I2t + r’I2t = UIt (28.13) Với : U là hiệu điện thế đặt vào máy thu điện. Đó cũng là điện năng tiêu thụ của máy thu điện trong khoảng thời gian t. Công suất của mát thu điện là L : (28.14) Trong đó P’ = x’I là công suất có ích của máy thu điện. d) Hiệu suất của máy thu điện Hiệu suất của mát thu điện là : (28.15) e) Chú ý : Trên các dụng cụ tiêu thụ điện người ta thừng ghi hai chỉ số là công thức điệân Pđ (công suất định mức) cần phải đặt vào dụng cụ để nó hoạt động bình thường. Khi hiệu điện thế đặt vào dụng cụ có giá trị đúng bằng chỉ số Uđ, thì công suất tiêu thụ của dụng cụ đúng bằng Pđ và dòng điện chạy qua dụng cụ có cường độ , gọi là cường dộ định mức. 4) ĐO CÔNG SUẤT ĐIỆN VÀ ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ Dụng cụ dùng để đo công suất, gọi là oat kế. Độ lệch của kim chỉ thị trên mặt chia độ cho ta biết công thức tiêu thụ trong đoạn mạch. Để đo công của dòng điện tức là điện năng tiêu thụ, người ta dùng máy đếm điện năng hay công tơ điện (hình 28.3b). Điện năng tiêu thụ thường được tính ra kilôoat.giờ (kW.h) 1kW.h = 3 600 000 J GV cần nhấn mạnh “đoạn mạch” ở đây được hiểu là đoạn mạch têu thụ điện năng (tức là đoạn mạch bên ngoài nguồn điện, ở đoạn mạch này có thể có điện trở thuần, dụng cụ tiêu thụ điện). Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch ở đây không nhất thiết là hiệu điện thế được tính dựa vào định luật Ôm. GV : Tại sao vật dẫn nóng lên, đã có sự chuyển hóa năng lượng nào ? GV lưu ý HS : Khi vận dụng, công thức định luật Jun – Len-xơ thường được viết dưới một trong hai dạng : Q = RI2t và Q = t. GV : Đặt câu hỏi H1 GV : Công lực điện trường làm điện tích dịch chuyển theo mạch kín có trị số bằng bao nhiêu ?” GV cần để HS lưu ý : Công của nguồn điện cung cấp cho mạch ngoài bằng công của lực lạ bên trong nguồn, ta gọi tắt là công của nguồn điện(cũng là công của dòng điện sản ra trong toàn mạch kín). GV đặt câu hỏi H2 GV : Có hai loại dụng cụ tiêu thụ điện là dụng cụ tỏa nhiệt và máy thụ điện. Máy thu điện là dụng cụ mà phần lớn điện năng chuyển hóa thành năng lượng khác, không phải nhiệt. GV : Trong dụng cụ tỏa nhiệt (đèn điện, bếp điện, bàn là), toàn bộ điện năng cung cấp cho dụng cụ chuyển hóa thành nhiệt. Các dụng cụ kiểu này chỉ chứa điện trở thuần. GV trình bày như SGK, yêu cầu HS lưu ý Bảng 2 và bảng 3 SGK. Sau đó GV yêu cầu HS trả lời H3 GV : hướng dẫn HS rút ra công thức 28.14 và yêu cầu HS trả lời H4 GV đặt câu hỏi H5 GV : Ví dụ quạt điện, động cơ điện chuyển hóa điện năng thành cơ năng ; acquy sử dụng đang được nạp điện, bình điện phân không có hiện tượng dươn cực tan (xem trg32 – 33) chuyển hóa điện năng thành hóa năng. GV trình bày cho HS đo công suất và điện năng tiêu thụ. GV : Trong trường hợp này máy thu điện là nguồn điện đang nạp điện, thì suất phản điện có trị số bằng suất điện động của nguồn lúc phát điện. HS : Đã có sự chuyển hóa năng lượng từ điện năng sang nhiệt năng. HS trả lời câu hỏi H1 : So sánh điện năng tiêu thụ và nhiệt lượng tỏa ra (Biết độ tăng nhiệt độ và nhiệt dung riêng của nước của nhôm, biết điện trở, biết cường độ dòng điện chạy qua dây và thời gian dòng điện chạy ) HS trả lời câu hỏi HS trả lời câu H2 : Biết Acó ích = xIt – rI2t Hiệu suất của nguồn bằng 1 hay 100% khi điện trở trong của nguồn có giá trị rất nhỏ, không đáng kể(nguồn điện lí tưởng). HS trả lời H3 (Chỉ yêu cầu HS nêu tên ba dụng cụ và tác dụng của máy (máy dùng làm gì ) HS trả lời H4 : Từ 28.14 rút ra U = x’ + r’I. Điều kiện để máy thu điện hoạt động bình thường là hiệu điện thế U đặt vào máy phải lớn hơn suất phản điện của máy. HS trả lời H5 : Ta có : H = . Biết Acó ích = x’It = UIt – r’I2t. Củng cố bài giảng Dặn dò của học sinh (5’) Hướng dẫn và gợi ý để HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 và 4 trang 150 – 151 SGK. HS trả lời các câu hỏi 1, 2, 3, và 4 trang 150 - 151 SGK. {{{{{{{{{{]{{{{{{{{{{