Giải bài tập dòng điện trong kim loại

Chủ nhật , 17/07/2016, 15:17 GMT+7
     

Bài 13: Dòng điện trong kim loại

A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

1. Bản chất của dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.

2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

Trong đó:

Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suât của kim loại tăng.

3. Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, Tkhác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện  hệ số nhiệt điện động.

 

B. CÂU HỎI VẬN DỤNG

C1. Vì sao người ta chọn dây bạch kim để làm nhiệt kế điện trở dùng trong công nghiệp?

Hưởng dẫn

Người ta chọn dây bạch kim để làm nhiệt kế điện trở dùng trong công nghiệp vì hệ số nhiệt điện trở của bạch kim đã được nghiên cứu khá kĩ, nó có giá trị tương đôi ổn định trong quá trình đo.

C2. Vì sao dòng điện chạy trong cuộn dây siêu dẫn không có nguồn điện lại có thể duy trì lâu dài? Có thể dùng dòng điện ấy làm cho động cơ chạy mãi được không?

Hưởng dẫn

Dòng điện chạy trong cuộn dây siêu dẫn không có nguồn điện lại có thế duy trì lâu dài vì điện trở của cuộn dây siêu dần bàng 0, tức không có sự cản trở chuyển động đối với các hạt tải điện.

Không thể dùng dòng điện ấy làm cho động cơ chạy mãi được vì khi động cơ hoạt động điện năng phải chuyến hóa thành cơ năng và một số dạng năng lượng khác nữa.

 

C. CÂU HỎI BÀI TẬP

1. Hạt tải điện trong kim loại là loại êlectron nào? Mật độ của chúng vào cỡ nào?

Hưởng dẫn

Hạt tải điện trong kim loại là loại êlectron tự do, đó chính là các iôn hóa trị đã tách khỏi nguyên tử. 

2. Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng?

Hưởng dẫn

Điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng vì khi nhiệt độ tăng lên thì độ mất trật tự của mạng tinh thê tăng do đó độ linh động của các êlectron tự do bị cản trở nhiều hơn.

3. Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau như thế nào?

Hưởng dẫn

Điện trở của kim loại thường có giá trị xác định nào đó thay đổi theo nhiệt độ, còn đối với kim loại siêu dẫn, điện trở bằng không.

4. Do đâu mà cặp nhiệt điện có suất điện động?

Hướng dẫn

Cặp nhiệt điện có suất diện động là do:

- Với một sợi dây dẫn kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của êlectron sẽ làm cho một số êlectron ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Khi đó đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm. Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế.

- Khi dùng hai dây dần kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt độ thấp thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây sè khác nhau, khiến cho mạch có một suất điện động gọi là suất điện động nhiệt điện.

Ở bài tập 5 và 6 dưới dây, phát biểu nào là chính xác?

5. Các kim loại đều:

A. dẫn điện tốt, có điện trở suất không thay đổi.

B. dần điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.

C. dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.

D. dẫn điện tôt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giông nhau.

Hướng dẫn

Chọn câu B.

6. Hạt tải điện trong kim loại là:

A. các électron của nguyên tử.

B. électron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử.

C. các électron hóa trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể.

D. các électron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.

Hướng dẫn

Chọn câu D.

7. Một bóng đèn 220V - 100W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc bóng đèn là 2000°C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết rằng nhiệt độ môi trường là 20°C và dây tóc bóng đèn làm bằng vônfram. 

Hướng dẫn

Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường (2000°C):

8. Khôi lượng mol của nguyên tử đồng là 64.10-3 kg/mol. Khôi lượng riêng của đồng chính là 8,9.103 kg/m3. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng góp một êlectron dẫn.

a) Tính mật độ một êlectron tự do trong đồng.

b) Một dây tải điện bằng đồng dài lkm, tiết diện 10mm2, mang dòng điện 10A. Tính tốc độ trôi của êlectron trong dây dẫn đó.

Hưởng dẫn

a) Mật độ một êlectron tự do trong đồng:

b) Điện trở của dây dẫn: 

Hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn: U = IR = 16,9V Cường độ điện trường trong dây dẫn: E = U/l = 1,69.10-2 V/m

Vận tốc trôi của dây dẫn: 

9. Để mắc đường dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B ta cần 1000kg dây đồng. Muôn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất cần phải dùng bao nhiêu kilôgam dây nhôm? Cho biết khôi lượng riêng của đồng là 8900kg/m3, của nhôm là 2700kg/m3.

Hưởng dẫn

Để đảm bảo chất lượng truyền điện thì điện trở của dây nhôm và dây đồng phải có giá trị bằng nhau với cùng chiều dài.

Điện trở của dây đồng và nhôm: 

Vậy muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất cần phải dùng 493,6kg dây nhôm.

 
giai bai tap dong dien trong kim loai giai bai tap vat ly 11 bai 13 dong dien trong kim loai