kien thuc ve dorong kim loaing dien t

Tuyensinh247.com 1 I – TÓM TẮT KIẾN THỨC  Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do.. Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim l

Tuyensinh247.com 1

I – TÓM TẮT KIẾN THỨC

 Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do

 Trong chuyển động, các êlectron tự do luôn va chạm với các ion ở nút mạng và truyền một phần động năng cho chúng Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại

 Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn I  n e.S.v0

Trong đó:

n0 là mật độ êlectron tự do (hạt/m3 hay m-3)

e là điện tích của 1 electron ( e = 1,6.1019C)

v là vận tốc trung bình của các e tự do (m/s)

S là tiết diện dây dẫn (m2)

 Điện trở dây dẫn :

1

n e.μ S S

 l   l

Trong đó:

l là chiều dài dây dẫn (m)

e là độ linh động của êlectron tự do trong kim loại làm dây dẫn

 là điện trở suất của kim loại (.m)

S là tiết diện dây dẫn (m2)

- Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ:    01    (t t ) 0 

 là hệ số nhiệt điện trở (đơn vị K1); 0 là điện trở suất ở 00C

- Vật liệu siêu dẫn là vật liệu có điện trở giảm đến 0 khi nhiệt độ TTc Trong đó

Tc là nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫn

KIẾN THỨC HAY VỀ DÒNG ĐIỆN

TRONG KIM LOẠI

Tuyensinh247.com 2

- Suất điện động nhiệt điện:  = T (T1 – T2)

II – MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP

- Tính các đại lượng có liên quan đến chuyển động có hướng của êlectrôn tự do trong kim loại Áp dụng công thức: I  n e.S.v0 ; q = I.t

- Chiều dịch chuyển có hướng của e tự do ngược với chiều của dòng điện

- Ngoài ra, còn sử dụng các công thức: n0 N

V

 ; R

S

  l ;    01    (t t ) 0  hay

R  R 1    (t t ) ;

2 U R P



Ví dụ 1: Một dây dẫn bằng đồng, đường kính tiết diện là d = 2mm, có dòng điện

cường độ I = 5A chạy qua Cho biết mật độ êlectrôn tự do là n0 = 8,45.1028m-3 Hãy tính vận tốc trung bình của các êlectrôn trong chuyển động có hướng của chúng?

Giải:

Xét trong khoảng thời gian t, các êlectrôn dịch chuyển qua tiết diện S được một đoạn là s = v.t

 Điện tích chuyển qua tiết diện S trong khoảng thời gian t là:

q = N.e = n0.V.e = n0.S.v.t.e

Do đó cường độ dòng điện là: I q n S.v.e0

t





0

v

n S.e .d n d e

n e 4

v

S

s = v.t

Tuyensinh247.com 3

4

4.5

3,14.8, 45.10 (2.10 ) 1, 6.10



Ví dụ 2: Một bóng đèn (220V – 100W) khi sáng bình thường thì nhiệt độ dây tóc

là 25000C Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng bình thường và khi không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường là 200C Cho biết: dây tóc được làm bằng

vônfram ( = 4,5.10-3K-1)

Giải:

- Điện trở của đèn khi thắp sáng:

ADCT:

s

U 220

P 100

- Điện trở của đèn khi không thắp sáng:

Ta có: Rs = R0.[1 + (2500 – 20).] và Rt = R0 Do đó:

t

s

R  1 2480   1 2480 1 2480.4,5.10

Rt  39,8 

III – LUYỆN TẬP

10.1 Chứng minh công thức xác định cường độ dòng điện I chạy qua dây dẫn kim

loại có dạng I = e.n.S.v, trong đó e là độ lớn của điện tích êlectron, n là mật độ êlectron trong kim loại, S là tiết diện của dây kim loại và v là vận tốc trôi của êlectron

10.2 Một dây bạch kim ở 200C có điện trở suất 0 = 10,6.10-8.m Tính điện trở suất  của bạch kim ở nhiệt độ 10200C Hệ số nhiệt điện trở  = 3,9.10-3K-1

10.3 Nối cặp nhiệt điện đồng – constantan với một milivôn kế thành một mạch

kín Nhúng mối hàn thứ nhất vào nước đá đang tan, mối hàn thứ hai vào nước sôi thì milivôn kế chỉ 4,25mV Tính hệ số nhiệt điện động T?

Tuyensinh247.com 4

10.4 Khối lượng nguyên tử của đồng là 64g/mol, khối lượng riêng của đồng là

8,9.103kg/m3 Biết mỗi nguyên tử đồng giải phóng 2 êlectrôn dẫn

a) Tính mật độ êlectron trong đồng

b) Một dây điện bằng đồng có tiết diện 30mm2, mang dòng điện 40A Tính tốc

độ chuyển động của êlectrôn trong dây dẫn đó?

10.5 Để mắc dây tải điện từ điểm A đến điểm B ta cần phải dụng 1500kg dây

nhôm Nếu thay dây nhôm bằng dây sắt mà vẫn giữ nguyên chất lượng truyền điện thì ta chỉ phải dùng bao nhiêu kg dây sắt Cho biết khối lượng riêng của nhôm là 2700kg/m3, của sắt là 7800kg/m3; điện trở suất của nhôm là 2,75.10-8.m, của sắt

là 9,68.10-8.m

10.6 Một dây dẫn nhôm có nguyên tử khối là 27g/mol và khối lượng riêng là

2700kg/m3, điện trở suất 2,75.10-8.m Biết nhôm có hoá trị 3 và mỗi nguyên tử nhôm giải phóng 3 êlectrôn dẫn Tính mật độ êlectrôn tự do của nhôm?

10.7 Một bóng đèn (220V – 75W) khi sáng bình thường thì nhiệt độ dây tóc là

20000C Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng bình thường và khi nhiệt độ của dây tóc là 5000C Cho biết dây tóc được làm bằng vônfram ( = 4,5.10-3K-1)

10.8 Một dây dẫn bằng đồng, đường kính tiết diện là d = 1mm, có dòng điện chạy

qua với vận tốc 0,12mm/s Cho biết mật độ êlectrôn tự do là n0 = 8,45.1028

êlectrôn/m3 Hãy tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn? Phải dùng một hiệu điện thế 110V để cung cấp dòng điện trong dây dẫn đó, tính chiều dài dây đồng trên? Cho đồng = 1,7.10-8.m

10.9 Một bóng đèn (220V – 75W) có dây tóc làm bằng Vonfram Điện trở của

dây tóc bóng đèn ở 200C là R0 = 121 Tính nhiệt độ t của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường Cho hệ số nhiệt điện trở là ( = 4,5.10-3K-1)

Tuyensinh247.com 5

10.10 Dây tóc bóng đèn (220V – 100W) khi sáng bình thường nhiệt độ của nó là

24850C có điện trở lớn gấp 12,1 lần so với điện trở của nó ở 200C Tính hệ số nhiệt điện trở  và điện trở R0 của bóng đèn ở 200C

10.11 Cho bảng số liệu về sự phụ thuộc của suất điện động của cặp nhiệt điện sắt -

constantan vào hiệu nhiệt độ của hai đầu mối hàn Tính hệ số nhiệt điện động T của cặp nhiệt điện này?

(T1 –

T2)(K)

70