Giáo án KHTN 9 Cánh diều bài 10: Năng lượng của dòng điện và công suất điện

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- – GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr51) Nêu thêm một số ví dụ chứng tỏ dòng điện có năng lượng. Với mỗi ví dụ, cho biết năng lượng của dòng điện đã biến đổi thành dạng năng lượng nào.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo cặp để dự đoán năng lượng của dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào và nêu căn cứ dự đoán của mình.

- GV tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm để thiết kế các phương án thí nghiệm kiểm tra những dự đoán đó.

- GV đặt câu hỏi cho HS: Để kiểm tra dự đoán về sự phụ thuộc của năng lượng của dòng điện vào điện trở và thời gian, nếu trong các lần thí nghiệm, chúng ta thay đổi cả điện trở và thời gian đo thì có thể kiểm tra được dự đoán này hay không?

GV chốt lại phương án kiểm tra sự phụ thuộc của năng lượng của dòng điện vào các yếu tố. 

- GV nhấn mạnh nguyên tắc chung: Để kiểm tra xem năng lượng của dòng điện có phụ thuộc vào một yếu tố nào đó (cường độ dòng điện, thời gian, hiệu điện thế, điện trở) hay không, ta chỉ thay đổi yếu tố cần kiểm tra và cần giữ nguyên các yếu tố khác.

- GV yêu cầu HS đọc mục tìm hiểu thêm về những phương án thí nghiệm được Joule tiến hành để tìm hiểu mối liên hệ giữa năng lượng của dòng điện với cường độ dòng điện, điện trở, thời gian, sau đó thảo luận trả lời các câu hỏi của mục 1 này.

 Tìm hiểu 1 (SGK – tr53) Em hãy tìm hiểu vì sao lại mắc hai điện trở nối tiếp khi tiến hành thí nghiệm ở hình 10.3.

Em hãy tìm hiểu vai trò của biến trở ở thí nghiệm hình 10.4.

- GV nêu công thức tính năng lượng của dòng điện. Sau đó, yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr53). Cho mạch điện gồm một điện trở R mắc với hai đầu nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U. Tính năng lượng điện điện trở tiêu thụ trong thời gian t?

- GV yêu cầu HS làm việc theo cặp thảo luận trả lời các câu hỏi ở mục 3 của phần tìm hiểu thêm.

Tìm hiểu 3 (SGK – tr53)  Từ định luật Joule Lenz và định luật Ohm, hãy chứng minh rằng năng lượng của dòng điện trong một đoạn mạch được tính bằng công thức W = UIt.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát hình ảnh, lắng nghe và trả lời các câu hỏi GV đưa ra. 

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân về nội dung:

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr51)

- Một số ví dụ chứng tỏ dòng điện có năng lượng:

+ Dòng điện chạy qua bàn là làm bàn là nóng lên: năng lượng của dòng điện đã biến đổi thành nhiệt năng.o0o0

+ Dòng điện chạy qua bóng đèn sợi đốt làm bóng đèn sáng và nóng lên: năng lượng của dòng điện đã biến đổi thành quang năng và nhiệt năng.

*Trả lời Tìm hiểu 1 (SGK – tr53)

- Để khảo sát sự phụ thuộc của năng lượng điện vào điện trở, ta cần giữ cho cường độ dòng điện trong hai bình như nhau. Trên thực tế, do nhiệt độ thay đổi, cường độ dòng điện trong các mạch điện thường biến thiên theo thời gian nên để đảm bảo cường độ dòng điện chạy qua hai điện trở luôn như nhau thì chúng được mắc nối tiếp như trong hình 10.3 trang 53 SGK.

- Để khảo sát sự phụ thuộc năng lượng điện vào cường độ dòng điện, ta phải đo năng lượng điện trong các trường hợp cường độ dòng điện khác nhau. Tuy nhiên, trong mỗi trường hợp đo năng lượng điện, cần phải giữ nguyên cường độ dòng điện qua bình trong một khoảng thời gian. Trên thực tế, đo nhiệt độ trong bình thay đổi, cường độ dòng điện trong mạch điện thường biến thiên theo thời gian nên để đảm bảo cường độ dòng điện chạy qua bình không đổi, ta điều chỉnh biến trở ở thí nghiệm hình 10.4 trang 53 SGK.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr53)

 Năng lượng điện trở tiêu thụ trong thời gian t là: W =UIt.

Thay vào công thức trên ta có: 

*Trả lời Tìm hiểu 2 (SGK – tr53)

Trong đoạn mạch chỉ có điện trở, năng lượng của dòng điện được chuyển hoá thành nhiệt lượng. Theo định luật Joule – Lenz:

   (1)

Định luật Ohm: 

Thay (2) vào (1) ta có: W = I.U.t

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét kết quả thảo luận của HS, thái độ làm việc của HS trong nhóm.

- GV tổng kết về nội dung Năng lượng của dòng điện và chuyển sang nội dung Công suất điện 

I. NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG ĐIỆN 

1. Dòng điện mang năng lượng 

Dòng điện có năng lượng. Khi dòng điện chạy qua các thiết bị điện, năng lượng của dòng điện có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác như: nhiệt năng, quang năng, cơ năng, …

2. Công thức tính năng lượng của dòng điện 

- Công thức tính năng lượng của dòng điện trong một đoạn mạch:

Trong đó: 

+ U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, đơn vị là Vôn (V)

+ I là cường độ dòng điện, đơn vị đo là ampe (A)

+ t là thời gian dòng   điện chạy qua mạch điện đơn vị đo là giây(s)

+ W là năng lượng của dòng điện (lượng năng lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ), đơn vị đo là Jun (J)

1J  = 1V.1A.1s

Ngoài ra điện năng còn có đơn vị đo bằng kW.h

1kW.h= 1000W.3600s =3600000W.s = 3600000J = 3,6.10⁶J