GA tự chọn 11- Các tiết BT

Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nó và được đo bằng công của lực lạ khi một đơn vị điện tích dương dịch chuyển ngược chiều điện trường bê

Tiết tự chọn 1: Điện tích, điện trường

Kiến thức cơ bản

Tĩnh điện học

Định luật bảo toàn điện tích

Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điệnt ích luôn luôn là một hằng số

Định luật Culông

Kết quả thực nghiệm được nêu lên thành định luật sau đây gọi là định luật Culông:

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không tỉ lệ với tích độ lớn của các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng Lực tương tác có phương trùng với đường thẳng nối hai điệnt ích

Nếu gọi q1, q2 là độ lớn của hai điện tích điểm, r là khoảng cách giữa chúng (với hai quả cầu nhỏ mang điện thì r là khoảng cách giữa hai tâm các quả cầu), ta có biểu thức của định luật

F=

2 2 1

r

q kq

Trong đó k là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào cách chọn đơnv ị các đại lượng Trong hệ đơn vị SI (bảng đơn vị đo lường hợp pháp của Việt Nam) đơnv ị điện tích có tên gọi là culông, kí hiệu là C

Khi đó:

k = 9.109 (Nm2/C2

Định luật Culông trong hệ SI được viết là: F=

2 2 1

r

q kq



Cường độ điện trường

a) Cường độ điện trường: Ta xét những tính chất và đặct rưng của điện trường của một điện tích khi điện tích đó dứng yên Điện trường như thế gọi là điện trường tĩnh Để nghiên cứu điện trường ta dựa vào tác đụng của nó lên các điện tích thử

E = F/ q

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực, được

đo bằng thương số của lực điện trường tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó

ở những điểm khác nhau cường độ điện trường nói chung có độ lớn, phương, chiều khác nhau Để cho cụ thể

ta sẽ nói: cường độ điện trường do một điện tích gây ra tại một điểm

b) Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường.

FEq (15.2)

Nếu q > 0 thì F cùng chiều với E; một điện tích dương lúc đầu đứng yên sẽ di chuyển theo chiều vectơ cường

độ điện trường Còn lực điện tác dụng lên điện tích âm lại có chiều ngược với chiều vectơ cường độ điện trường

c) Cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm Q.

Do đó cường độ điện trường E gây bởi điện tích Q tại điểm cách nó một khoảng r có độ lớn.

r

Q



Có phương là phương của đường thẳng nối điện tích và điểm đó chiều hưóng ra xa Q nếu Q > 0, hướng về Q <

0 (H.15.1a)

Kết quả trên đây đúng cho cả vật hình cầu mang điện tích phân bố đều khi ta xét cường độ điện trường tại một điểm ở bên ngoài hình cầu, khi đó r là khoảng cách từ tâm hình cầu đến điểm đó

d) Cường độ điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra:

Trong trường hợp có nhiều điện tích điểm Q1, Q2 (H.15.1b) thì tại điểm ta xét, chúng gây ra các điện trường có cường độ tương ứng là E1, E2 Cường độ điện trường tổng hợp tại điểm đó bằng tổng các vectơ cường độ điện trường

do từng điện tích riêng biệt gây ra:

E=E1+E2+… (15.4)

Đó là nội dung của nguyên lí chồng chất điện trường

Công của lực điện trường

Giả sử điện tích di chuyển theo đường thẳng từ B đến C công của lực điện là

ABC = F.BC cos a = F BH = qEd (17.1)

(vì cos a = d)

Xét trường hợp điện tích di chuyển theo đường gãy BDC Khi đó côngcủa lực điện bằng tổng các công trên đoạn BD và đoạn DC

ABDC = ABD + ADC = F.BD + F.DC cos a1 = F BD + F DH

= qEd1 + qEd2 = qE(d1 + d2) =qEd (17.2)

Trong đó d là hình chiếu của đường đi trên một đường sức bất kì

Kết quả nói trên cho thấy công ABC không phụ thuộc vào đường đi của điện tích q từ B đến C

Công của lực điện là di chuyển một điện tích từ điểm này đến điểm khác trong điện trường (tĩnh) tỉ lệ với độ lớn điện tích di chuyển, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối

Các bài tập:

Câu 1: Chọn câu phát biểu đúng

Hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng r Dịch chuyển để khoảng cách giữa hai điện tích đó giảm đi hai lần nhưng vẫn giữ nguyên độ lớn điện tích của chúng Khi đó lực tương tác giữa hai điện tích

A Tăng lên 2 lần

B Giảm đi 2 lần

C Tăng lên 4 lần

D Giảm đi 4 lần

Câu 2: Chọn phương án đúng

C

E

Hai viên bi sắt kích thước nhỏ, cách nhau 1m và mang điện tích q1 và q2 Sau đó các viên bi được phóng điện sao cho điện tích mỗi viên bi chỉ còn một nửa điện tích ban đầu, đồng thời đưa chúng đến khoảng cách 0, 25m thì lực đẩy giữa chúng tăng lên

A 2 lần; B 4 lần; C 6 lần; D 8 lần

Câu 3: Có thể sử dụng đồ thị nào để biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ lớn của lực tương tác F giữa hai điện tích điểm và khoảng cách r giữa hai điện tích đó

A Đồ thị a; B Đồ thị b; C Đồ thị c; D Đồ thị d

Câu 4: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mang điện tích q1, q2, đặt trong không khí cách nhau một khoảng R

=20cm Chúng hút nhau một lực F =3,6.10-4N Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi đưa ra vị trí cũ, chúng đẩy nhau một lực F’ =2,025.10-4N Tính q1,q2

ĐS: q1, q2 có thể là một trong 4 cặp sau đây:















C 2.10

q

C 8.10

q

8 2

8 1

; 











C 2.10 q

C 8.10 q

8 2

8 1

; 











C 8.10 q

C 2.10 q

8 2

8 1

; 











C 8.10 q

C 2.10 q

8 2

8 1

Câu 5: Hai điện tích đặt trong không khí, cách nhau một khoảng R =20cm tương tác với nhau một lực nào đó, khi hai điện tích đó đặt trong dầu có =4 Hỏi khi đặt trong dầu khoảng cách phải bằng bao nhiêu để lực tương tác giữa hai điện tích bằng lực tương tác giữa hai điện tích trong không khí?

ĐS: r’=10cm

Câu 6: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau một đoạn R =4cm Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F =10-5N

a Tìm độ lớn điện tích

b Tìm khoảng cách R1 giữa chúng để lực đẩy giữa hai điện tích là F1=2,5.10-6N

Câu: Hai vật nhỏ giống nhau, mỗi vật thừa một electron Tìm khối lượng mỗi vật để lực tĩnh điện giữa hai vật bằng lực hấp dẫn?

ĐS: m=1,86.10-9N

Câu 7: Electron quay quanh hạt nhân nguyên tử hiđrô theo quỹ đạo tròn bán kính r =5.10-11m

a Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron

b Tính vận tốc và tần số chuyển động của electron Coi electron và hạt nhân trong nguyên tử tương tác với nhau bởi lực tĩnh điện

ĐS: a F=9.10-8N; b v=2,2.106m/s; n=0,7.1016s-1

Tiết tự chọn 2:

Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế

Cường độ điện trường và hiệu điện thế là những đại lượng đặc trưng định lượng cho điện trường Cường độ điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực, cònhiệu điện thế đặc trưng cho điện trường về phương diện năng lượng Do đó giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế có mối liên hệ với nhau Ta hãy xét mối liên hệ

đó trong trường hợp điện trường đều

Cường độ điện trường gây ra trong điện môi nhỏ hơn cường độ điện trường trong chân không  lần E=



0

E

F F

F F

Điện dung của tụ điện C=

U Q

Đơn vị điện dung là Fara (F)

Ngoài ra còn dùng: Micrôfara F=10-6F

Picrôfara pF=10-12F Nanôfara nF=10-9F Điện dung của tụ điện phẳng C=

d

S



 4 10

9 9 Cường độ điện trường giữa hai bản tụ có hướng từ bản dương sang bản âm và có cường độ E=

d

U

Công thức tính điện tích, hiệu điện thế và điện dung của bộ tụ ghép nối tiếp:

Điện tích: Qb=Q1=Q2=Q3=…=Qn

Điện dung:

n

C

1

1 1 1

2 1







 Hiệu điện thế: Ub=U1+U2+…+Un

Nếu có hai tụ ghép nối tiếp Cb=

2 1

2 1

C C

C C

 Công thức tính điện tích, hiệu điện thế và điện dung của bộ tụ ghép song

song:

Điện tích: Qb=Q1+Q2+Q3+…+Qn

Điện dung: Cb=C1+C2+…+Cn

Hiệu điện thế: Ub=U1=U2=…=Un

Mạch cầu tụ điện cân bằng:

4

3

2

1

C

C

C

C

Năng lượng của tụ điện đã tích điện

W=

C

Q CU

QU

2 2

2

2 2





Mật độ năng lượng điện trường w= 2 9

10 9

8

E

Câu 1: Có 3 điện tích điểm có cùng độ lớn |q|=10-8C, đặt tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a=3cm trong chân không Xác định cường độ điện trường tại điểm đặt mỗi điện tích do hai điện tích kia gây ra trong hai trường hợp:

a Ba điện tích cùng dấu

b Có một điện tích trái dấu với hai điện tích kia

Câu 2: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích q giữa hai điểm có hiệu điện thế U=2kV là 0,01J Tính

độ lớn của điện tích đó?

Câu 3:Hai bản kim loại đặt nằm ngang song song và cách nhau một khoảng là d=10cm, hiệu điện thế giữa hai bản là U=100V Từ một điểm cách bản âm một khoảng là 4cm, một electron có vận tốc ban đầu v0=3.10 6m/s chuyển động dọc theo hướng đường sức điện về phía bản âm Electron chuyển động như thế nào? Cho biết điện trường giữa hai bản kim loại là điện trường đều và bỏ qua tác dụng của trọng trường

Câu 4: Một tụ điện phẳng không khí, có hai bản cách nhau 1mm và có điện dung C=2pF, được mắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U=500V

a Tính điện tích của mỗi bản tụ điện và tính điện tích của tụ điện Tính cường độ điện trường giữa các bản tụ

b Người ta ngắt tụ khỏi nguồn rồi nhúng nó vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi =2 Tính điện dung của tụ điện và hiệu điện thế của tụ điện khi đó Tính cường độ điện trường giữa các bản tụ khi đó

c Bây giờ mắc bộ tụ điện C1=2pF và C2=3pF vào nguồn điện nói trên Hãy tính điện dung của bộ tụ điện đó, điện tích

và hiệu điện thế mỗi tụ khi hai tụ C1, C2 mắc nối tiếp và khi C1, C2 mắc song song

Câu 5: Đặt vào hai bản tụ điện không khí một hiệu điện thế U=3,9.104V Khoảng cách giữa hai bản d=1,5cm

a Hỏi tụ điện có bị đánh thủng không? Cho biết không khí trở thành dẫn điện khi cường độ điện trường lớn hơn giá trị giới hạn Ek=3.106V/m

D

C

2

C3 C5 C4

b Nếu khi đó lại đặt vào giữa hai bản tụ một tấm thủy tinh có bề dày 3mm, có hằng số điện môi =7 thì tụ điện có bị đánh thủng không? Cho biết cường độ điện trường giới hạn của thủy tinh là Et=107V/m

Câu 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình Cho biết C1=1F, C2=2F, U1=10V, U2=80V Ban đầu khóa K mở như hình

vẽ và các tụ đều chưa tích điện

a Đóng khóa K vào vị trí 1 tính điện tích các tụ?

b Chuyển khóa K sang vị trí 2, tính điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ Ngay sau khi khóa K chuyển sang vị trí 2 thì điện lượng chuyển qua khóa K là bao nhiêu, theo chiều nào?

Tiết tự chọn 3:

I Lý thuyết

- Dòng điện không đổi

Dòng điện là dòng chuyển dời của các hạt mang điện Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển dời của các hạt mang điện dương

Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số giữa điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t và khoảng thời gian đó: I=

t

q





Dòng điện không đổi là dòng có chiều và độ lớn không đổi theo thời gian Cường độ dòng điện không đổi được tính bằng công thức:

I=

t

q

Dòng điện được tạo ra khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu vật dẫn

- Nguồn điện

Các lực lạ bên trong nguồn điện có tác dụng làm cho hai cực của nguồn điện tích điện khác nhau và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó

Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nó và được đo bằng công của lực lạ khi một đơn vị điện tích dương dịch chuyển ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện

E= q A

Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó

Cấu tạo của pin điện hóa gồm các cực là các vật dẫn kim loại có bản chất khác nhau nhúng vào dung dịch điện phân

Do tác dụng hóa học, các cực của pin điện hóa được tích điện khác nhau và giữa chúng có một hiệu điện thế bằng giá trị suất điện động của pin Khi đó năng lượng hóa học chuyển thành năng lượng dự trử trong nguồn điện

Acquy là nguồn điện hóa học dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch; nó tích trử năng lượng lúc nạp điện và giải phóng năng lượng lúc phát điện

- Công, công suất của dòng điện

Công của dòng điện chạy trong một đoạn mạch bằng tích hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện trong mạch và thời gian dòng điện chạy qua

A=UIt

Công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch bằng tích hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện trong mạch:

P=UI

Định luật Jun-Lenxơ: Nhiệt lượng tỏa ra trên một vật dẫn tỷ lệ thuận với điện trở vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó: Q=I2Rt

Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn trong 1 giây

Pnh=RI2=

R

U2

Công của nguồn điện bằng công của dòng điện chạy trong toàn mạch Ang=Eq=EIt

Công suất của nguồn điện bằng công suất của dòng điện chạy trong toàn

P=EI

- Định luật ôm:

Định luật ôm cho toàn mạch biểu thị mối liên hệ giữa cường độ dòng điện chạy trong một mạch điện kín đơn giản gồm một nguồn điện với mạch ngoài là một điện trở được phát biểu như sau:

U 1

C 2

C1

+

1K 2

+

-Cường độ dòng điện trong mạch điện kín tỷ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỷ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch điện đó

I=R E r

N 

Tích cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và điện trở của nó được gọi là độ giảm điện thế trên đoạn mạch đó Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng độ giảm điện thế mạch ngoài và mạch trong:

E=IRN+Ir

Hiện tượng đoản mạch xáy ra khi nối hai cực của nguồn điện bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ Khi đoản mạch cường

độ dòng điện chạy qua nguồn có cường độ lớn và có hại

Định luật Ôm cho toàn mạch phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Đối với đoạn mạch có nguồn phát dòng điện có chiều đi ra cực dương và đi vào cực âm Hiệu điện thế UAB giữa hai đầu AB của đoạn mạch trong đó đầu A nối với cực dương của nguồn điện: UAB=E-I(r+R)

Một dụng cụ thiết bị điện là máy thu điện nếu có biến đổi một phần điện năng tiêu thụ thành dạng năng lượng khác ngoài nhiệt năng

Suất phản điện của máy thu là đại lượng có giá trị bằng số điện năng mà máy thu chuyển hóa thành dạng năng lượng khác không phải là điện năng khi có một điện lượng là 1 cu lông chuyển qua máy thu

Đối với đoạn mạch có máy thu dòng điện đi vào cực dương và đi ra cực âm của máy thu Hiệu điện thế UAB giữa hai đầu A và B của đoạn mạch trong đó đầu A nối với cực dương của máy thu bằng tổng suất phản điện trên máy thu và

độ giảm hiệu điện thế tổng cộng trên đoạn mạch

UAB=E+I(r+R)

Hiệu điện thế UAB giữa hai đầu đoạn mạch AB bất kỳ (không có điểm phân nhánh) với giả thiết dòng điện chạy qua đoạn mạch có chiều từ A tới B bằng tổng đại số các suất điện động và các suất phản điện cộng với tổng độ giảm điện thế trên đoạn mạch:

UAB=E iI(rR)

- Bộ nguồn điện

Suất điện động của bộ nguồn mắc nối tiếp bằng tổng các suất điện động của các nguồn trong bộ

Eb=E1+E2+…+En

Điện trở của bộ nguồn mắc nối tiếp bằng tổng điện trở các nguồn điện trong bộ

rb=r1+r2+…+rn

Hai nguồn điện có suất điện động E1, r1 và E2, r2 được mắc xung đối trong đó E1>E2 tạo thành bộ nguồn có suất điện động là

Eb=E1-E2 và rb=r1+r2

Mắc song song n nguồn có cùng suất điện động E và điện trở trong r thành bộ nguồn có suất điện động và điện trở trong

Eb=E và rb=r/n

- Một trong những phương pháp giải bài toán các mạch điện đặc biệt là khi mạch điện có từ 2 đến 3 nút, là phương pháp điện thế nút

Nút của mạch điện là điểm giao nhau của ba mạch rẽ trở lên Ký hiệu tên cho nút, chọn chiều và ký hiệu dòng điện chạy qua mỗi đoạn mạch giữa hai nút liên tiếp

Phương trình nút: Tổng các cường độ dòng điện đi vào một nút bằng tổng các cường độ dòng điện từ nút đó đi ra Chọn nút có điện thế bằng không Áp dụng định luật Ôm tổng quát cho từng đoạn mạch để tính điện thế của các nút khác và từ đó tính cường độ dòng điện chạy qua các đoạn mạch qua các điện thế nút

Thay trở lại phương trình nút, tính được các giá trị của điện thế các nút và từ đó tính được đại lượng khác của mạch điện

Bài tập:

Câu 1: Cho đoạn mạch AB gồm 3 điện trở R1=1, R2=2, R3=3 Đặt vào hai đầu A, B của một nguồn điện có hiệu điện thế UAB=13,2V Tìm điện trở của đoạn mạch, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch, qua các điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở trong các trường hợp sau đây:

a Ba điện trở mắc nối tiếp

b Ba điện trở mắc song song

c Điện trở R1 mắc nối tiếp với đoạn mạch gồm hai điện trở R2 và R3 mắc song song

Câu 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ Cho biết R1=30, R2=60, R3=90;

điện trở của am pe kế và dây nối không đáng kể, R4 là điện trở có thể thay đổi,

UAB=75V

A

2

C

D

A B

a R4=20 Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở, số chỉ am pe kế và chiều dòng điện qua am pe kế?

b Điều chỉnh cho am pe kế chỉ số 0 Tìm giá trị R4 khi đó và hiệu điện thế trên các điện trở

Tiết tự chọn 4.

Câu 1: Cho mạch điện như hình vẽ Cho biết E=12V, r=1,R1=R2=4, R3=R5=8, R4=12 Điện trở của am pe kế và các dây nối không đáng kể Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở số chỉ am pe kế và chiều dòng điện qua am pe kế, hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện? Câu 2: Hai nguồn điện suất điện động E1=4V, E2=3V và điện trở trong r1=1,5,

dòng điện trong mạch và hiệu điện thế UAB

Tiết tự chọn 5

Câu 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ Cho biết R1=8, R2=R3=12, R4 là một biến trở Đặt vào hai đầu A, B của mạch điện một hiệu điện thế UAB=66V

a Mắc vào C, D một am pe kế có điện trở rất nhỏ không đáng kể và điều chỉnh để biến trở R4=28 Tìm số chỉ am pe kế và chiều dòng điện qua am pe kế

b Thay am pe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn

+ Tìm số chỉ vôn kế Cho biết cực dương của vôn kế phải mắc với điểm nào?

+ Điều chỉnh biến trở đến khi vôn kế chỉ số không Tìm hệ thức giữa R1, R2, R3, R4

khi đó và tinh R4 Nếu thay vôn kế bằng một điện trở R0=15 thì cường độ dòng điện

qua mỗi điện trở và qua mạch chính thay đổi thế nào?

c Thay vôn kế bằng một điện kế có điện trở R5=12 và điều chỉnh biến trở R4=24

Tìm điện trở tương đương của mạch AB, cường độ dòng điện qua các điện trở và số

chỉ của điện kế Cực dương của điện kế mắc với điểm nào?

Câu 2: a Nếu lần lượt mắc các điện trở R1=2 và R2=8 vào một nguồn điện một

chiều có suất điện động E và điện trở trong r thì công suất tỏa nhiệt trên các điện trở là như nhau Hãy tính điện trở trong của nguồn điện

b Người ta mắc song song hai điện trở R1, R2 rồi mắc nối tiếp chúng với điện trở

Rx để tạo thành mạch ngoài của nguồn điện trên Hỏi Rx phải bằng bao nhiêu để công suất tiêu thụ mạch ngoài là lớn nhất

c Bây giờ mắc lại nguồn điện trên vào mạch điện như hình Trong đó R3=58,4, R4=60, am pe kế A có điện trở không đáng kể Hỏi am pe kế chỉ bao nhiêu biết rằng suất điện động của nguồn E=68V

R3=20, r1=r2=r, vôn kế có điện trở rất lớn Khi hai điện trở r1, r2 mắc nối tiếp vôn kế chỉ giá trị U1 còn khi hai điện trở r1 và r2 mắc song song với

r1 hoặc r2

b Vôn kế chỉ U1 khi r1, r2 mắc nối tiếp, để cho vôn kế chỉ số không chỉ cần:

+ Hoặc đổi chỗ hai điện trở cho nhau, đó là những điện trở nào?

BàI TOáN

Có 8 nguồn điện giống nhau, suất điện động và điện

trở trong của một nguồn là  = 4,5 V ; r = 0, 5 V Các

điện trở R1 = 2 , R2 = 2 , R3 = 6 , R4 = 12 , R5 = 6

, Điện trở của ampe kế không đáng kế

a) Số chỉ ampe kế? Cường độ dòng điện qua các

R 1

D E

A

R

3

C

E1

E2

E1 E 2

R

C

D

A B

A

3

4 D

B

R2 C A

r1

A +

B -r

2 D

V

R

3

R4 C

điện trở?

b) Vôn kế được mắc vào hai điểm BE, khi đó số

chỉ vôn kế là bao nhiêu, đầu dương vôn kế được

mắc vào điểm nào?

c) Nếu thay điện trở R5 bằng bình điện phân đựng

dung dịch AgNO3 với các cực được làm bằng

Ag có điện trở bằng R5 Tính khối lượng Bạc

bám vào catôt trong thời gian 16 phút 5 giây?

( Cho mAg = 108 , n = 1)

d) Nếu thay điện trở R3 bằng một bóng đèn ghi (6V

– 6W) thì đèn có sáng bình thường không?

BàI TOáN

Cho mạch điện như hình vẽ: Các nguồn điện có suất điện động

1 = 2 V, 2 = 3 V và điện trở trong tương ứng r1 = 2 , r2 = 2 

Các điện trở có giá trị R1 = R3 = 3 , R2 = 6  Tụ điện có điện dung

C = 0,5 F Vôn kế có điện trở rất lớn Ampe kế có điện trở không

đáng kể

a) Xác định số chỉ ampe kế?

b) Xác định số chỉ vôn kế? Đầu dương vôn kế được mắc vào

điểm nào?

c) Tính điện tích tụ điện?

d) Nếu thay điện trở R2 bằng bình điện phân đựng dung dịch

AgNO3 với các cực được làm bằng Ag có điện trở bằng R2

Tính khối lượng Bạc bám vào catôt trong thời gian 16 phút 5

giây? ( Cho mAg = 108 , n = 1)

Tiết tự chọn 6

- Dòng điện trong kim loại:

+ Kim loại dẫn điện tốt, hạt tải điện trong kim loại là các electron

Khi nhiệt độ không đổi dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm Điện trở và điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ theo hàm bậc nhất: R=R0[1+a(t-t0)]; =0[1+a(t-t0)]

Trong đó R0, 0 là điện trở và điện trở suất ở nhiệt độ t0(0C), a là hệ số nhiệt điện trở

+ Tính chất điện của kim loại có thể giải thích được dựa vào thuyết electron tự do trong kim loại

Các kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể Trong tinh thể kim loại ở các nút mạng có các ion dương, xung quanh các ion dương là các electron tự do Ở nhiệt độ thường các ion dương chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng của chúng, nói chung trật tự sắp xếp các ion dương không đổi, còn các electron tự do thì có thể chuyển động tự do trong khoảng không gian giữa các ion trong vật thể kim loại

Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do chuyển dời có hướng

Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của các electron tự do gây ra điện trở kim loại và làm cho điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ

- Cặp nhiệt điện

Là hai dây kim loại khác nhau về bản chất hai đầu hàn vào nhau

Suất điện động nhiệt điện là suất điện động hình thành trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi ta giữ hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau Suất điện động nhiệt điện xấp xỉ tỷ lệ với chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống giá trị Tc nào đó, điện trở của kim loại hay hợp kim giảm đột ngột đến giá trị bằng không gọi là hiện tượng siêu dẫn

- Dòng điện trong chất điện phân

+ Sau khi hòa tan vào nước các phân tử axit, bazờ hay muối sẽ bị phân li thành các ion dương và âm Ở nhiệt độ xác định, trong mỗi dung dịch nồng độ hòa tan ion xác định Sự phân ly làm cho dung dịch axit, bazờ, muối dẫn điện

A

C D E

R 4

R 1

R3

2

R 2

R5

R5

A



1, r1

A

F

B



2, r 2

M

N

A V

+ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion

âm ngược chiều điện trường

+ Khi các ion chuyển dời đến các điện cực, chúng trao đổi electron với các điện cực trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa, các nguyên tử hay phân tử trung hòa này có thể bám vào điện cực hoặc bay lên khỏi dung dịch điện phân hoặc tác dụng với các điện cực và dung môi gây ra các phản ứng hóa học khác (Các phản ứng phụ) Một trong các phản ứng phụ quan trọng là phản ứng dương cực tan, xảy ra khi điện phân dung dịch muối kim loại mà anốt làm bằng chính kim loại đó

+ Dòng điện trong chất điện phân chỉ tuân theo định luật Ôm khi có hiện tượng dương cực tan

Ở bình điện phân có hiện tượng dương cực tan, trong quá trình điện phân hai cực có thể khác nhau, thường xuất hiện suất phản điện E và định luật Ôm bây giờ có dạng: I=

R

E

U 

+ Định luật Farađây về hiện tượng điện phân: Khối lượng các chất giải phóng ở điện cực tỷ lệ với đương lượng hóa học A/n của chất đó và điện lượng q chuyển qua dung dịch điện phân

n

A

k

q

n

A



(A là nguyên tử lượng, n là hóa trị của chất đó, k là hệ số tỷ lệ k=

F

1 , F=9,65.107C/mol) Nếu m tính bằng gam m=

It

n

A

96500

1

- Dòng điện trong chân không

Chân không là môi trường vốn không có hạt tải điện nên không dẫn điện

Kim loại bị đốt nóng đỏ có thể phóng electron ra môi trường xung quanh Đó là hiện tượng phát xạ nhiệt electron Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron bứt ra từ ca tốt kim loại bị nung nóng Dòng điện chạy qua chân không chỉ tuân theo một chiều từ anốt đến ca tốt Chỉ với hiệu điện thế rất nhỏ, dòng điện trong chân không mới tuân theo định luật Ôm

Chùm electron bay trong chân không tự do gọi là tia ca tốt

Tia cac tốt truyền thẳng nhưng bị điện trường và từ trường làm lệch hướng

Ứng dụng của tia ca tốt là dùng làm ống phóng điện tử trong dao động ký điện tử và đèn hình tivi

- Dòng điện trong chất khí:

+ Khi đốt nóng hoặc dùng các loại bức xạ khác (như tia tử ngoại, tia rơnghen …) (dùng tác nhân ion hóa) tác động vào môi trường khí thì trong chất khí xuất hiện ion âm, ion dương và electron tự do (chất khí bị ion hóa)

+ Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của ion dương theo chiều điện trường, các ion âm và

electron tự do ngược chiều điện trường

+ Quá trình phóng điện không tự lực là quá trình phóng điện trong chất khí chỉ tồn tại khi dùng tác nhân ion hóa (đưa hạt tải điện vào)

Khi dùng nguồn điện có hiệu điện thế lớn để phóng điện qua chất khí, ta thấy hiện tượng tăng mạnh số hạt tải điện Quá trình phóng điện tự lực là quá trình phóng điện trong chất khí vẫn được duy trì khi ngừng tác dụng của tác nhân ion hóa (ngừng đưa hạt tải điện vào)

Phóng điện hồ quang là quá trình phóng điện mà hạt tải điện mới sinh ra là electron tự do bay ra do quá trình phát xạ nhiệt electron

Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành khi điện trường đủ mạnh làm cho chất khí bị đánh thủng nghĩa

là độ dẫn điện của nó tăng đột ngột

Dòng điện trong chất khí chỉ tuân theo định luật Ôm ở hiệu điện thế rất thấp Còn ở hiệu điện thế cao hiệu điện thế tăng đột ngột là do hiện tượng ion hóa do va chạm (electron có động năng lớn va chạm vào các phân tử khí, làm ion hóa phân tử khí) Khi đó sự phóng điện vẫn duy trì dù ngừng tác nhân ion hóa

- Dòng điện trong bán dẫn:

Bán dẫn là những chất mà electron hóa trị liên kết tương đối chặt với lõi nguyên tử Chúng không thể xem là kim loại hay chất cách điện

Trong bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống

Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các electron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của lực điện trường

Tạp chất có ảnh hưởng rất lớn đến sự dẫn điện của bán dẫn (chỉ cần pha một ít tạp chất cũng đủ làm cho tính dẫn điện của bán dẫn tăng hàng vạn, hàng triệu lần) Tùy theo tạp chất được pha vào bán dẫn tinh khiết các bán dẫn được pha làm hai loại:

Bán dẫn laoị n (pha tạp chất Asen vào tinh thể silic chẳng hạn) hạt mang điện cơ bản là electron, còn lỗ trống là hạt mang điện không cơ bản

dẫn điện chủ yếu theo một chiều từ p sang n

tuyến) vôn-ampe

dựa vào sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ và cường độ ánh sáng rọi vào

Đi ốt chỉnh lưu dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Đi ốt phát quang, đi ốt laze dùng để biến đổi trực tiếp điện năng thành ánh sáng

Các bài tập:

Câu 1: Ở nhiệt độ t1=250C hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U1=20mV và cường độ dòng điện qua bóng đèn là I1=8mA Khi sáng bình thường hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U2=240V và cường độ dòng điện qua đèn là I2=8A Tính nhiệt độ t của bóng đèn khi sáng bình thường Coi rằng điện trở của dây tóc bóng đèn trong khoảng nhiệt

độ này tăng tỉ lệ bậc nhất với điện trở với hệ số nhiệt điện trở a=4,2.10-3K-1

Câu1: Hai dây dẫn có hệ số nhiệt điện trở là a1 và a2 ở 0 0C hai dây có điện trở R01 và R02 Tính hệ số nhiệt điện trở chung khi chúng được mắc

a Nối tiếp

b Song song

Câu2: Người ta phủ (mạ) lên một tấm kim loại có diện tích S =120cm2 một lớp niken dày d =0,1mm, bằng phương pháp điện phân trong 2 giờ Tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Cho biết niken có khối lượng riêng

=8,9.103kg/m3, A=58 và n =2

Câu3: Hai bình điện phân đựng dung dịch FeCl3 và CuSO4 được mắc nối tiếp Biết rằng trong khoảng thời gian dòng điện chạy qua bình, ở bình đựng FeCl3 có một lượng sắt giải phóng là 2, 8g Hãy tính khối lượng đồng được giải phóng Cho sắt A1=56, n1=3, đồng A2=64, n2=2

Câu4: Muốn mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng là 100cm2, người ta dùng nó làm catốt của một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và anốt là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho một dòng điện cường độ I =5A chạy qua bình trong thời gian t =2 giờ 40 phut 50 giây Tính bề dày của lớp đồng bám trên bề mặt tấm sắt

Câu5: Cho mạch điện như hình trong đó nguồn có suất điện động E =13, 5V và điện trở trong r=1; R1=3; R3=R4=4; RA  0; R2 là một bình điện phân đựng dung dich CuSO4 có các điện cực bằng đồng (Cu=64) Biết rằng sau 32 phút 10 giây khối lượng đồng được giải phóng ở catốt là 0, 96g Hãy xác định:

a Cường độ dòng điện qua bình điện phân

b Điện trở R2 của bình điện phân

c Số chỉ ampe kế

d Công suất tiêu thụ mạch ngoài

Câu6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ Các nguồn điện

E1=6V, r1=0,5, E2=3V, r2=0,5 Các đèn có ghi Đ1 4V-3W, Đ2

2V-1,5W R3 là một điện trở, R4 là một bình điện phân đựng dung dich CuSO4 có

các điện cực bằng đồng Các tụ điện có điện dung C1=1F, C2=C3=2F Điện trở

của khoá K và dây nối nhỏ không đáng kể

a Các đèn Đ1 và Đ2 sáng bình thường khi khoá K đóng cũng như khi khoá K mở

Tính điện trở R3 và R4, lượng đồng giải phóng ở bình điện phân sau 16 phut 5

giây và điện năng tiêu thụ ở bình điện phân trong khoảng thời gian trên Cho Cu

=64

b Xác định độ lớn và dấu các điện tích trên bản tụ nối với điểm M

Từ trường

I

U O

V

R1

R3 E,r

M

C1

R3

R4

E1 E2

C

D