*LÝ THUYẾT: 1.Dòng điện trong kim loại: - Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường.. 2.Dòng điện trong chất điện phân: - Dò
Trang 1Chương III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
*CÁC CT C A CH ỦA CHƯƠNG III ƯƠNG III NG III
1.Điện trở suất (điện trở) phụ thuộc nhiệt độ : ρ=ρo(1 + α.∆t)t) hoặc R=Ro(1 + α.∆t)t)
Trong đó:
( )m : điện trở suất ở nhiệt độ t0C 0( )m : điện trở suất ở nhiệt độ t0C
(K-1): hệ số nhiệt điện trở t t t0: độ biến thiên nhiệt độ
2.Cường độ dòng điện trong dây dẫn kim loại
I = n.qe.S.v 6, 02.10 23
.
n
Trong đó:
n : mật độ electron trong kim loại (hạt.m-3) qe : điện tích của electron (C)
S : tiết diện dây dẫn (m2) v : vận tốc trôi của electron (m.s-1)
N : số elctron trong kim loại V : thể tích kim loại (m3)
m : khối lượng kim loại A : phân tử khối kim loại
3.Suất điện động nhiệt điện : E =αT(Tlớn – Tnhỏ )
Trong đó: T(oK)=t(oC) + 273
αT : hệ số nhiệt điện động (V.K-1) E : suất điện động nhiệt điện (V)
Tlớn ,Tnhỏ : nhiệt độ tuyệt đối 2 đầu cặp nhiệt điện (oK)
4/ Định luật Farađây:
+ Định luật 1: Khôi lượng chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với
điện lượng chạy qua bình đó m = kq
+ Định luật 2: Đương lượng hóa học của nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam
n
A
của nguyên tố đó Hệ số tỉ lệ là
F
1
, trong đó F gọi là số Faraday
n
A F
k 1
*CT TQ của định luật Faraday : 1 A
F n + Với F = 96500 C/mol : hằng số Faraday , +m là khối lượng tính bằng gam.
+ A là khối lượng mol nguyên tử (g) + n là hóa trị của chất
+ I là cường độ dòng điện qua bình điện phân tương ứng với thời gian t (s)
Chú ý: 1.Khi bài toán yêu cầu tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân thì lưu ý:
+ Nếu bình điện phân có hiện tượng dương cực tan thì xem như điện trở thuần
+ Nếu bình điện phân không có hiện tượng dương cực tan thì xem như là máy thu
và áp dụng định luật Ôm trong trường hợp có máy thu
2 Trong trường hợp chất giải phóng ở điện cực là chất khí thì ta vẫn áp dụng công
thức trên để tìm khối lượng của khí thoát ra và từ đó tìm thể tích ( ở điều kiện chuẩn 1mol
khí chiếm thế tích 22400cm3)
D V
và V = S.d Trong đó: D (g/m3): khối lượng riêng d (m): bề dày kim loại bám vào điện cực
S (m2): diện tích mặt phủ của tấm kim loại V (m3): thể tích kim loại bám vào điện cực
*LÝ THUYẾT:
1.Dòng điện trong kim loại:
- Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron
ngược chiều điện trường
2.Dòng điện trong chất điện phân:
- Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong
điện trường theo hai hướng ngược nhau
- Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan
3.Dòng điện trong chất khí:
- Trong điều kiện thường thì chất khí không dẫn điện Chất khí chỉ dẫn điện khi trong lòng nó có sự ion hóa các phân tử
- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion
âm và các electron do chất khí bị ion hóa sinh ra.
- Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện thế lớn thì xuất hiện hiện tượng nhân hạt tải điện trong lòng chất khí
- Quá trình phóng điện vẫn tiếp tục được quy trì khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài gọi là quá trình phóng điện tự lực
- Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catod để nó phát được eletron bằng hiện tượng phát
xạ nhiệt điện tử
4 Dòng điện trong bán dẫn
- Một số chất ở phân nhóm chính nhóm 4 như Si, Ge trong những điều kiện khác nhau có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện, gọi là bán dẫn
- Bán dẫn dẫn điện hằng hai loại hạt tải là electron và lỗ trống
- Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron
tự do và lỗ trống
- Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, mà bán dẫn thuộc một trong hai loại là bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
+ Dòng điện trong bán dẫn loại n chủ yếu là dòng êlectron, + Dòng điện trong bán dẫn loại p chủ yếu là dòng các lỗ trống.
- Lớp tiếp xúc giữa hai loại bán dẫn p và n (lớp tiếp xúc p – n) có tính dẫn điện chủ yếu theo một chiều nhất định từ p sang n
*BÀI TẬP:
Bài 1: Đồng có điện trở suất ở 200C là 1,69.10–8 m và có hệ số nhiệt điện trở là 4,3.10 – 3 (K –1)
a Tính điện trở suất của đồng khi nhiệt độ tăng lên đến 1400C
b Khi điện trở suất của đồng có giá trị 3,1434.10 – 8 m thì đồng có nhiệt độ bằng
bao nhiêu ? ĐS: 2,56.10 –8 m; 220 0 C
Trang 2Bài 2 Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram Điện trở của dây
tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng
bình thường Cho biết hệ số nhiệt điện trở của vônfram là = 4,5.10-3 K-1
ĐS: 2020 0 C
Bài 3 Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động T = 65 V/K được
đặt trong không khí ở t1 = 200 C, còn đầu còn lại được nung nóng ở nhiệt độ t2
a Tìm suất điện động nhiệt điện khi t2 = 2000C
b Để suất điện động nhiệt điện là 2,6mV thì nhiệt độ t2 là bao nhiêu?
ĐS: E = 1,17mV, b) t 2 = 420 0 C
Bài 4: Một tấm kim loại được đem mạ niken bằng phương pháp điện phân Biết
diện tích bề mặt kim loại là 40cm2, cường độ dòng điện qua bình là 2A, niken có
khối lượng riêng D = 8,9.103kg/m3, A =58, n=2 Tính chiều dày của lớp niken trên
tấm kinh loại sau khi điện phân 30 phút Coi niken bám đều lên bề mặt tấm kim
loại (ĐS: 0,03 mm )
Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ: =12V; r=0,5; R1= 2;
R2=5,R3= 1; Ra= 0,5; Bình điện phân có điện trở Rp= 3,
là dung Dịch CuSO4, điện cực là Cu
a) Tính điện trở tương đương của mạch AB
b) Tính khối lượng Cu bám vào ca tốt trong thời
gian 16 phút 5 giây
Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ: Bộ nguồn gồm 2 dãy, mỗi dãy gồm 10 pin
giống hệt nhau mắc nối tiếp Mỗi pin có suất điện động = 1,2 V và điện trở
trong là r = 0,2 R1= 2 là bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có các điện
cực bằng đồng, R2 = 4 , R3 = 6 , R4 là đèn lọai (6V - 6W)
a) Tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn
b) Tính điện trở tương đương mạch ngoài và
cường độ dòng điện chạy qua mỗi dụng cụ
c) Đèn có sáng bình thường không ?
-Tính khối lượng đồng bám ở catốt trong 12 phút 15 giây
d) Tính công suất và hiệu suất của bộ nguồn
ĐS:
Bài 7: Cho mạch điện như hình vẽ:
= 12V; r = 0,5; R3 = 6 Đèn có điện trở R2 và trên đèn
ghi: 3V – 3W Bình điện phân có điện trở R4 = 4 và điện
phân dung dịch AgNO3 với dương cực tan
a) Biết rằng sau khi điện phân 32 phút 10 giây có
2,592g bạc bám vào âm cực Tìm cường độ dòng
điện qua bình điện phân và công suất toả nhiệt trên bình điện phân?
b) Tìm cường độ dòng điện chạy trong mạch? Tìm hiệu điện thế mạch ngoài? c) Chứng minh rằng đèn sáng mờ hơn so với độ sáng bình thường Tìm R1?
*TRẮC NGHIỆM :
Câu 1: Một dây bạch kim ở nhiệt độ 200C có điện trở suất 0= 10,6.108 Ω.m Khi nhiệt độ 5000C thì điện trở suất của dây là: ( biết = 3,9.10-3K-1 ):
Câu 2: Cho dòng điện chạy qua bình điện phân đựng dung dịch muối của niken, có
anôt làm bằng niken, biết nguyên tử khối và hóa trị của niken lần lượt bằng 58,71
và 2 Trong thời gian 1h dòng điện 10A đã sản ra một khối lượng niken bằng:
Câu 3: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số T = 48 (V/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ t0C, suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV) Nhiệt độ của mối hàn còn là:
Câu 4: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số T được đặt trong không khí ở
200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 5000C, suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV) Hệ số T khi đó là:
Câu 5: Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120 ở nhiệt độ 200C, điện trở của sợi dây đó ở 1790C là 204 Điện trở suất của nhôm là:
Câu 6: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số T = 65 (V/K) được đặt trong không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 2320C Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là :
Câu 7: Một bình điện phân dung dịch CuSO4 có anốt làm bằng đồng, điện trở của bình điện phân R = 8 (), được mắc vào hai cực của bộ nguồn E = 9 (V), điện trở trong r =1 () Khối lượng Cu bám vào catốt trong thời gian 5 h có giá trị là:
Câu 8: Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3, cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là I = 1A Cho AAg = 108 (đvc), nAg = 1 Lượng Ag bám vào catốt trong thời gian 16 phút 5 giây là:
Câu 9: Cho dòng điện chạy qua bình điện phân chứa dung dịch CuSO4, có anôt
F n
catôt xuất hiện 0,33kg đồng, thì điện tích chuyển qua bình phải bằng:
A 105C B 106C C 5.106C D 107C
Trang 3Câu 10: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bằng bạc Điện trở
của bình điện phân là R = 2 Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 10V Khối
lượng bạc bám vào cực âm sau 2 giờ là:
Câu 11: Đương lượng điện hóa của niken là k = 3.10-4g/C Khi cho điện lượng 10C
chạy qua bình điện phân có anốt bằng niken thì khối lượng niken bám vào catốt là:
A 3.10-3g B 3.10-4g C 0,3.10-3g D 0,3.10-4g
Câu 12: Một bình điện phân đựng CuSO4 ( A = 64, n = 2) với anốt bằng đồng, Rđp =
2Ω, hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 10V Xác định thời gian để lượng đồng
bám vào catốt là 3,2g
Câu 13: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ
D Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần
Câu 14: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Hạt tải điện trong kim loại là electron
B Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại
được giữ không đổi
C Hạt tải điện trong kim loại là iôn dương và iôn âm
D Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt
Câu 15: Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một
mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi:
A Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng
nhau
B Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác
nhau
C Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng
nhau
D Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác
nhau
Câu 16: Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào:
A Hiệu nhiệt độ (T1 – T2) giữa hai đầu mối hàn B Hệ số nở dài vì nhiệt
các mối hàn
Câu 17: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Hạt tải điện trong chất khí chỉ có các các iôn dương và ion âm
B Dòng điện trong chất khí tuân theo định luật Ôm
C Hạt tải điện cơ bản trong chất khí là electron, iôn dương và iôn âm
D Cường độ dòng điện trong chất khí ở áp suất bình thường tỉ lệ thuận với hiệu
điện thế
Câu 18: Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng
Câu 19: Chọn câu đúng :Điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ được biểu
diễn bởi công thức nào sau đây:
A Rt= R0(1-t) B Rt=R0(1+t)
Câu 20: Bản chất dòng điện trong chất khí là:
A Dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn
âm, electron ngược chiều điện trường
B Dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn
âm ngược chiều điện trường
C Dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các electron ngược chiều điện trường
D Dòng chuyển dời có hướng của các electron theo ngược chiều điện trường
Câu 21: Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn là:
A Dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống ngược chiều điện trường
B Dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống cùng chiều điện trường
C Dòng chuyển dời có hướng của các electron theo chiều điện trường và các lỗ trống ngược chiều điện trường
D Dòng chuyển dời có hướng của các lỗ trống theo chiều điện trường và các electron ngược chiều điện trường
Câu 22: Câu nào dưới đây nói về phân loại chất bán dẫn là không đúng?
A Bán dẫn hoàn toàn tinh khiết là bán dẫn trong đó mật độ electron bằng mật độ lỗ trống
B Bán dẫn tạp chất là bán dẫn trong đó các hạt tải điện chủ yếu được tạo bởi các nguyên tử tạp chất
C Bán dẫn loại n là bán dẫn trong đó mật độ lỗ trống lớn hơn rất nhiều mật độ electron
D Bán dẫn loại p là bán dẫn trong đó mật độ electron tự do nhỏ hơn rất nhiều mật
độ lỗ trống
Câu 23: Chọn câu sai Khi cần mạ bạc cho một chiếc vỏ đồng hồ, thì:
A Vỏ chiếc đồng hồ treo vào cực âm B Dung dịch điện phân là NaCl.
C Chọn dung dịch điện phân là một muối bạc D Anốt làm bằng bạc.
Câu 24: Khi điện phân dung dịch CuSO4, để hiện tượng dương cực tan xảy ra thì
anốt phải làm bằng kim loại:
A Al B Ag C Fe D Cu.
Câu 25: Đối với vật dẫn kim loại, nguyên nhân gây ra điện trở của vật dẫn là:
A Do các iôn dương va chạm với nhau
B Do các nguyên tử kim loại va chạm mạnh với nhau.
C Do các electron dịch chuyển quá chậm
D Do các electron va chạm với các iôn dương ở nút mạng
Trang 4Câu 26:Trong các dung dịch điện phân, các hạt tải điện được tạo thành là do:
A Các nguyên tử nhận thêm electron B Sự tái hợp.
C Sự phân liD Các electron bứt ra khỏi nguyên tử trung hòa.
Câu 27: Có thể tạo ra pin điện hóa bằng cách ngâm trong dung dịch muối ăn:
A.Hai mảnh tôn B.Hai mảnh nhôm C.Hai mảnh đồng D.Một mảnh nhôm, một
mảnh kẽm
Câu 28:Trong các pin điện hóa có sự chuyển hóa từ năng lượng nào thành điện
năng?
Câu 29: Khi nhiệt độ tăng lên thì độ dẫn điện của chất điện phân sẽ:
C giảm xuống đến 0 D không thay đổi
Câu 30: Khi nhiệt độ tăng lên thì độ dẫn điện của kim loại sẽ:
C thay đổi rất nhỏ D không thay đổi
Câu 31 : Khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở của chất điện phân sẽ:
C giảm xuống đến 0 D không thay đổi
Câu 32 : Khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở của kim loại sẽ :
Câu 33: Hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng
Câu 34: Cách tạo ra tia lửa điện là
A Nung nóng không khí giữa hai đầu tụ điện được tích điện
B Đặt vào hai đầu của hai thanh than một hiệu điện thế khoảng 40 đến 50V
C Tạo một điện trường rất lớn khoảng 3.106 V/m trong chân không
D Tạo một điện trường rất lớn khoảng 3.106 V/m trong không khí
Câu 35: Khi tạo ra hồ quang điện, ban đầu ta cần phải cho hai đầu thanh than chạm
vào nhau để
A Tạo ra cường độ điện trường rất lớn
B Tăng tính dẫn điện ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than
C Làm giảm điện trở ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than đi rất nhỏ
D Làm tăng nhiệt độ ở chỗ tiếp xúc của hai thanh than lên rất lớn
Câu 36 Chọn câu trả lời SAI Khi nói về phân lọai bán dẫn :
A Bán dẫn hoàn toàn tinh khiết, trong đó mật độ electrôn tự do bằng mật độ lổ
trống
B Bán dẫn có tạp chất trong đó các hạt tải điện chủ yếu được tạo ra bởi các nguyên
tử tạp chất
C Bán dẫn lọai p trong đó mật độ electrôn nhỏ hơn rất nhiều so với mật độ lổ trống.
D Bán dẫn lọai n trong đó mật độ lổ trống lớn hơn nhiều so với mật độ electrôn tự
do
Câu 37 Khi nói về chất bán dẫn, kết luận nào sau đây là đúng ?
A Electrôn và lổ trống đều chuyển động ngược chiếu điện trường.
B Electrôn và lổ trống đều mang điện tích âm.
C Mật độ các hạt tải điện phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố bên ngòai như nhiệt
độ, tạp chất, mức độ chiếu sáng
D Độ linh động của các hạt tải điện hầu như không đổi khi nhiệt độ tăng.
Câu 38 Câu nào sau đây là đúng về hiện tượng siêu dẫn?
A Một nguồn điện đang duy trì một dòng điện trong một cuộn dây siêu dẫn Nếu ta
bỏ nguồn điện ra thì dòng điện bị ngắt ngay
B Khi ta hạ dần nhiệt độ của một kim loại siêu dẫn đến không độ C thì điện trở của
nó giảm dần về giá trị không
C Khi ta hạ dần nhiệt độ của một kim loại siêu dẫn, điện trở của nó giảm dần và tới
một nhiệt độ tới hạn TC thì giảm đột ngột xuống 0
D Khi ta hạ dần nhiệt độ của một kim loại siêu dẫn, điện trở của nó không đổi,
nhưng tới một nhiệt độ tới hạn TC thì giảm đột ngột xuống 0
Câu 39 Một bóng đèn Đ loại 220V - 100W khi sáng bình thường nhiệt độ dây tóc
là 20000C, điện trở của đèn khi thắp sáng
A 484Ω B 48,4Ω C 45,45Ω D 2,2Ω
Câu 40 : Cho mạch điện như hình vẽ.Nguồn điện có suất điện động 4,5V,điện trở trong 0,75,các điện trở R1=3, R2=4,RA=0.Bình điện phân có điện trở R3=4
I.Điện trở RX có giá trị:
II.Dòng điện qua bình điện phân có giá trị:
III*.Sau thời gian 16 phút 5 giây,thể tích của khí clo thoát ra ở điện cực ở đktc là: