DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI.. a) Tính hệ số nhiệt điện trở của dây dẫn kim loại. Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa 2 cực của đèn 220 V và cường độ dòng điện qua đèn là là 4 A[r]
Trang 1A.LÍ THUYẾT
1.Điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ :
ρ=ρo(1 + α.∆t) hoặc R=Ro(1 + α.∆t)
2.Cường độ dòng điện trong dây dẫn kim loại:
I = n.qe.S.v
A V
m V
N n
10 02 ,
6 23
N : mật độ electron trong kim loại (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 :
ξ=αT(Tlớn – Tnhỏ )
T(oK)=t(oC) + 273
αT : hệ số nhiệt điện động (V.K-1)
ξ : suất điện động nhiệt điện (V)
Tlớn ,Tnhỏ : nhiệt độ tuyệt đối 2 đầu cặp nhiệt điện (oK)
B.BÀI TẬP
Bài 1 : Dây tỏa nhiệt của bếp điện có dạng hình trụ ở 20oC có điện trở suất ρ = 5.10
-7
Ωm , chiều dài 10 m , đường kính 0,5 mm
a) Tính điện trở của sợi dây ở nhiệt độ trên
TÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP TỰ LUẬN DÕNG ĐIỆN
TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Trang 2b) Biết hệ số nhiệt của điện trở của dây trên là α=5.10-7
K-1.Tính điện trở ở 200o
C
Bài 2 : Một dây kim loại có điện trở 20 Ω khi nhiệt độ là 25oC Biết khi nhiệt độ tăng thêm 400oC thì điện trở của dây kim loại là 53,6 Ω
a) Tính hệ số nhiệt điện trở của dây dẫn kim loại
b) Điện trở của dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu khi nhiệt độ tăng từ 25oC đến 300o
C
Bài 3 : Ở nhiệt độ 25oC thì hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là 40 mV và cường độ dòng điện qua đèn là 16 mA Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa 2 cực của đèn 220 V và cường độ dòng điện qua đèn là là 4 A Cho α = 4,2.10-3
K-1 Tính nhiệt độ đèn sáng
Bài 4 : Một sợi dây dẫn bằng kim loại có điện trở R1 ở t1=30oC Biết α=4,2.10-3
K-1 Hỏi nhiệt độ phải tăng hay giảm bao nhiêu để điện trở của dây tăng lên gấp 2 lần
Bài 5 : Một cặp nhiệt điện platin–platin pha rôđi có hệ số nhiệt điện động là 6,5 μV.K-1 Một đầu không nung có nhiệt độ t1=20oC và đầu còn lại bị nung nóng ở nhiệt độ
t2
a) Tính suất điện động nhiệt điện khi t2=200oC
b) Để suất điện động nhiệt điện là 2,6 mV thì nhiệt độ t2 là bao nhiêu ?
Bài 6 : Khối lượng mol nguyên tử bạc là 108.10-3
kg/mol Khối lượng riêng của bạc
là 10,49 kg/m3 Biết rằng mỗi nguyên tử bạc góp một electron dẫn
a) Tính mật độ electron tự do trong bạc
b) Một dây dẫn kim loại bằng bạc ,tiết diện 5mm2
, mang dòng điện 7,5 A Tính tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn đó
Bài 7:Dòng không đổi đi qua dây dẫn có l=10m, S=0,5mm2 Trong thời gian 1s nó tỏa ra nhiệt lượng Q=0,1J.Tính số e di chuyển qua tiết diện thẳng trong 1s, biết ρ=1,6.10-8Ωm
Trang 3CHỦ ĐỀ 2: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN DẠNG 1: ĐIỆN PHÂN CÓ DƯƠNG CỰC TAN
1 Phương pháp:
- Sử dụng định luật Farađây:
+ Định luật I: mkqk.I.t
+ Định luật II:
n
A F
k 1
n
A F
n
A F
m 1
Trong đó: k là đương lượng điện hóa của chất được giả phóng ra ở điện cực ( đơn vị g/C)
F = 96 500 C/mol: là hằng số Farađây
n là hóa trị của chất thoát ra
A là khối lượng nguyên tử của chất được giải phóng ( đơn vị gam)
q là điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân ( đơn vị C )
I là cường độ dòng điện qua bình điện phân ( đơn vị A)
t là thời gian điện phân ( đơn vị s)
m là khối lượng chất được giải phóng ( đơn vị gam)
Chú ý:
- Đối với loại bài tập này ta coi bình điện phân như là một điện trở thuần, không có suất phản điện
B.BÀI TẬP
Bài 1: Một bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat ( CuSO4 ) với a nốt bằng đồng (Cu) Điện trở của bình điện phân là R = 10 Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 40V a) Xác định cường độ dòng điện đi qua bình điện phân
b) Xác định lượng đồng bám vào cực âm sau 1 giờ 4 phút 20 giây Cho biết đối với đồng
A = 64 và n = 2
Trang 4Bài 2: Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat ( AgNO3 ) với a nốt bằng bạc (Ag ) Sau khi điện phân 30 phút có 5,04g bạc bám vào ca tốt Xác định cường độ dòng điện đi qua bình điện phân Cho biết đối với bạc A = 108 và n = 1
Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ Nguồn điện có suất điện động E= 9V, điện trở trong r
= 2, R1 = 6, R2 = 9 Bình điện phân đựng dung dịch
đồng sunfat có điện cực bằng đồng, điện trở của bình điện phân là Rp =3 Tính:
a) Cường độ dòng điện qua mạch và qua các điện trở, bình điện phân
b) Khối lượng đồng bám vào ca tôt sau 32 phút 10 giây
Biết đối với đồng A = 64, n = 2
Bài 4: Hai bình điện phân mắc nối tiếp với nhau trong một mạch điện, bình 1 chứa dung
dịch CuSO4 có các điện cực bằng đồng, bình 2 chứa dung dịch AgNO3 có các điện cực bằng bạc Trong cùng một khoảng thời gian nếu lớp bạc bám vào catot của bình thứ 2 là
m2 = 41,04g thì khối lượng đồng bám vào catot của bình thứ nhất là bao nhiêu Biết ACu
= 64, nCu = 2, AAg = 108, nAg = 1:
Bài 5: Điện phân dung dịch H2SO4 có kết quả sau cùng là H2O bị phân tích thành H2 và
O2 Sau 32 phút thể tích khí O2 thu được là bao nhiêu nếu dòng điện có cường độ 2,5A chạy qua bình, và quá trình trên làm ở điều kiện tiêu chuẩn?
Bài 6: Muốn mạ niken cho một khối trụ bằng sắt có đường kính 2,5cm cao 2cm, người ta
dùng trụ này làm catot và nhúng trong dung dịch muối niken của một bình điện phân rồi cho dòng điện 5A chạy qua trong 2 giờ, đồng thời quay khối trụ để niken phủ đều Tính
độ dày lớp niken phủ trên tấm sắt biết niken có A = 59, n = 2, D = 8,9.103
kg/m3
R 1
R p R 2
E,r
Trang 5Bài 7 Chiều dày của lớp bạc phủ lên một tấm kim loại khi mạ bạc là d = 0,1mm sau khi
điện phân 32 phút 10 giây Diện tích của mặt phủ tấm kim loại là 41,14cm2 Xác định điện lượng dịch chuyển và cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Biết bạc có khối lượng riêng là D = 10,5 g/cm3
A = 108, n = 1
DẠNG 2: ĐIỆN PHÂN KHÔNG CÓ DƯƠNG CỰC TAN
1 Phương pháp:
- Bình điện phân được coi như một máy thu điện có suất phản điện Ep và điện trở trong rp
n
A F
n
A F
m 1
Trong đó: F = 96 500 C/mol: là hằng số Farađây
n là hóa trị của chất thoát ra
A là khối lượng nguyên tử của chất được giả phóng ( đơn vị gam)
q là điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân ( đơn vị C )
I là cường độ dòng điện qua bình điện phân ( đơn vị A)
t là thời gian điện phân ( đơn vị s)
m là khối lượng chất được giải phóng ( đơn vị gam)
Chú ý:
- Bình điện phân đã biến phần lớn năng lượng tiêu thụ thành hóa năng và nhiệt năng
B BÀI TẬP
Bài 1:Một mạch điện kín gồm một nguồn điện có suất điện động E = 6V, điện trở trong
0 , 5
r , cung cấp dòng điện cho bình điện phân dung dịch đồng sunfat với a nôt làm bằng chì Biết suất phản điện của bình điện phân là Ep = 2V, r p 1 , 5 ,và lượng đồng bám trên ca tôt là 2,4g Hãy tính:
a) Điện lượng dịch chuyển qua bình điện phân
b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân
c) Thời gian điện phân
Trang 6Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, các nguồn điện
giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động 4,5V và điện trở
trong 0,5 Rp là bình điện phân chứa dung dịch AgNO3
với hai điện cực bằng đồng Suất phản điện của bình
điện phân là 3V và điện trở là 1 Các điện trở
9 , 6 ,
a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân và qua các điện trở
b) Tính lượng bạc bám vào ca tốt sau khi điện phân 1 giờ 4 phút 20 giây
c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R3 trong thời gian nói trên
Bài 3: Khi điện phân dung dịch muối ăn trong nước, người ta thu được khí hiđrô vào một
bình có thể tích 1 lít Hãy tính công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân, biết rằng hiệu điện thế đặt vào hai đầu điện cực của bình là 50V, áp suất của khí hiđrô trong bình là 1,3atm và nhiệt độ của khí là 270
C
R1
R2
R p
E,r
R3