Tài liệu lý thuyết và bài tập Vật lí 11 – Học kỳ I MỤC LỤC Chương 1 ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG 3 Bài 1 ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG 3 I – Sự nhiễm điện của các vật, điện tích, tương tác điện 3 II.
Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I MỤC LỤC Phần 1: ĐIỆN HỌC ĐIỆN TỪ HỌC Chương 1: ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU – LƠNG Bài 1: ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG I – Sự nhiễm điện vật, điện tích, tương tác điện Sự nhiễm điện vật - Ta làm cho vật bị nhiễm điện cách cọ xát vào vật khác (VD: thủy tinh cọ xát vào lụa) - Khi nhiễm điện vật khả hút vật nhẹ khác mẩu giấy, bụi vải… Điện tích Điện tích điểm - Vật bị nhiễm điện gọi vật mang điện hay điện tích Đơn vị điện tích Culơng (C) - Điện tích điểm vật bị nhiễm điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách mà ta xét Điện tích điện tích điểm xem tập trung tâm điện tích Tương tác điện Hai loại điện tích - Hai điện tích đặt gần đẩy hút Sự đẩy hay hút gọi tương tác điện - Có hai loại điện tích điện tích dương (+) điện tích âm (-) o Hai điện tích loại đẩy o Hai điện tích khác loại hút - Lực tương tác hai điện tích hai lực trực đối (cùng phương, ngược chiều, độ lớn khác điểm đặt) II – Định luật Cu-lông Hằng số điện môi Định luật Cu-lông Nội dung: Lực tương tác hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích, có độ lớn tỉ lệ thuận với hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách hai điện tích F =k q1q2 r2 Cơng thức: Trong đó: o k = 9.109: hệ số tỉ lệ (hằng số Cu-lông) (Nm2/C2) o q1, q2: độ lớn hai điện tích (C) o r: khoảng cách hai điện tích Hằng số điện mơi a) Điện môi Điện môi môi trường cách điện b) Hằng số điện môi GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Khi đặt hai điện tích điện mơi lực tương tác chúng yếu ε lần so với ε chân không gọi số điện môi - Hằng số điện môi chân khơng 1, khơng khí xem 1, điện môi khác lớn qq F = k 22 εr - Công thức ĐL Cu-lơng viết lại BÀI TẬP Tính lực tương tác hai điện tích 1) Vẽ hình lực tương tác điện điện tích q = 3.10–6 C q2 = – 3.10–6 C, cách khoảng r = cm Tính lực tương tác trường hợp: a) Đặt chân không b) Đặt dầu hỏa có số điện mơi ε = ĐS: (90 N; 45 N) 2) Hai cầu nhỏ có điện tích q = 10–7 C q2 = 4.10–7 C tác dụng lên lực F = 0,1 N chân khơng Tính tính khoảng cách hai điện tích ĐS: (r = cm) 3) Tại điểm A khơng khí, đặt điện tích q = 4.10–8 C Hỏi điểm B cách A đoạn mm phải đặt điện tích q2 có độ lớn để lực điện tương tác chúng lực hút có độ lớn F = 6,3 N ĐS: (7.10–8 C) 4) Lực tương tác hai điện tích điểm đặt môi trường thay đổi a) lúc tăng độ lớn điện tích lên lần b) lúc tăng độ lớn điện tích lên lần tăng khoảng cách lên lần ĐS: tăng lần, không đổi GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 5) Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không cách đoạn r = cm đẩy lực F Nếu đặt chúng điện mơi lỏng có ε = 6,25 khoảng cách hai điện tích để lực đẩy chúng cũ ? (1,6 cm) Tính giá trị độ lớn hai điện tích 6) Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không, cách khoảng r = cm, lực đẩy chúng F1 = 1,6.10–4 N a) Tìm độ lớn điện tích b) Khoảng cách r2 chúng phải để lực tác dụng F2 = 2,5.10–4 N (2,67.10–9 C; 1,6 cm) 7) Hai vật nhỏ mang điện tích đặt cách khoảng r = m, chúng đẩy lực F = N Tổng điện tích chúng Q = 5.10–5 C Tìm độ lớn điện tích vật (3,86.10–5 C; 1,14.10–5 C) GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 8) Hai vật nhỏ mang điện tích đặt chân khơng, cách khoảng r = m Chúng hút lực F = 6.10–9 N Tổng điện tích chúng Q = 10 –9 C Tìm độ lớn điện tích vật (3.10–9 C; 2.10–9 C) 9) Hai cầu kim loại nhỏ, mang điện tích q q2 đặt khơng khí, cách đoạn m, đẩy lực 1,8 N Điện tích tổng cộng (tổng đại số) chúng 3.10-5C a Tính độ lớn q1,q2 b Đặt hai điện tích vào mơi trường có số điện mơi 2,5 Tính lại lực tương tác hai điện tích ĐS: 2.10-5 C; 10-5C; 0,72 N Tương tác hệ điện tích 10) Hai điện tích điểm q1 = 8.10-9C q2 = 4.10-9C đặt cố định hai điểm A B chân không, cách đoạn d = 10 cm Đặt trung điểm AB điện tích q3 = -10-9C Tính độ lớn lực điện tác dụng lên q3 ĐS: 1,44.10-6N GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 11) Hai điện tích điểm q1=4.10-9 C q2=− 4.10-9 C đặt cố định hai điểm A B chân không, cách đoạn d = cm Xác định lực tác dụng lên điện tích q 3=8.10-9C C AC = cm, BC = cm Tính độ lớn lực điện tác dụng lên q3 ĐS: 6,4.10-4 N 12) Hai điện tích điểm q1 = 3.10-8C; q2 = 2.10-8C đặt hai điểm A, B chân khơng, AB = 5cm Điện tích qo = -2.10-8C đặt M, MA = 4cm; MB = 3cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 13) Ba điện tích điểm q1 = 27 10-8 C, q2 = 64 10-8 C, q3 = –10-7 C đặt khơng khí ba đỉnh tam giác ABC vuông C Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ĐS F = 45 10-4 N 14) Cho hai điện tích điểm q1 = 10–7 C q2 = 5.10–8 C đặt hai điểm A B chân không, cách khoảng AB = 10 cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0 = 2.10–8 C hai trường hợp a) Đặt điểm M với MA = cm MB = cm b) Đặt điểm N với NA = cm NB = cm (3,6.10–3 N; 5,2.10–3 N) Cân điện tích 15) Hai điện tích q1 = -2.10-8C, q2 = -1,8.10-7C đặt A B khơng khí, AB = 8cm Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a Vị trí C đâu để q3 cân ? b Dấu độ lớn q3 để q1, q2 cân ? GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 16) Hai điện tích điểm q1 = 10-8C, q2 = 4.10-8C đặt A B cách cm chân không a Xác định độ lớn lực tương tác hai điện tích b Xác định véc tơ lực tác dụng lên điện tích qo = 6,075.10-9C đặt trung điểm AB c Phải đặt điện tích q3 = 2.10-6 đâu để điện tích q3 nằm cân Bài 2: THUYẾT ÊLECTRON ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH I – Thuyết êlectron Cấu tạo nguyên tử (SGK) - Điện tích êlectron qe=-1,6.10-19C - Khối lượng êlectrôn me=9,1.10-31kg - Điện tích prơton qp=+1,6.10-19C - Khối lượng êlectrơn mp=1,67.10-27kg Thuyết êlectron - Êlectron dịch chuyển từ nguyên tử sang nguyên tử khác GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I - Nguyên tử bị êlectron nhiễm điện âm, nguyên tử nhận thêm êlectron nhiễm điện dương - Sự di chuyển cư trú êlectron tạo nên tượng điện II – Vận dụng Chất cách điện chất dẫn điện - Chất dẫn điện chất có chứa điện tích tự Chất cách điện chất khơng chứa điện tích tự - Điện tích tự điện tích di chuyển tự bên thể tích vật dẫn Trong kim loại, điện tích tự êlectron tự Sự nhiễm điện tiếp xúc Khi cho vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với vật nhiễm điện vật nhiễm điện dấu với vật Đó nhiễm điện tiếp xúc Sự nhiễm điện hưởng ứng - Khi đưa cầu A nhiễm điện dương lại gần MN chưa nhiễm điện đầu M gần cầu nhiễm điện âm cò n đầu N xa cầu nhiễm điện dương Đó nhiễm điện hưởng ứng - Khi đưa MN xa MN trở lại trạng thái trung hòa điện ban đầu III – Định luật bào tồn điện tích Trong hệ cô lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi q1 + q2 = q1′ + q2′ BÀI TẬP Một có điện tích Q=-2.10-8C Hỏi vật thừa hay thiếu electron ? Cho biết q e=1,6.10-19C ĐS: thừa 1,25.1011 êlectrôn Hai cầu nhỏ cách đoạn r = 10 cm, chúng mang điện tích âm có lực đẩy F = 2,31.10–4 N Trong cầu thừa hay thiếu electron ? (thừa n = 1011 electron) Quả cầu nhỏ (1) có thừa 5.1012 electron Quả cầu nhỏ (2) thiếu 3.1013 electron so với bình thường a) Tính điện tích cầu b) Đặt hai cầu cách cm chân khơng Tính lực tương tác hai cầu c) Hai cầu đặt cách r = 10 cm mơi trường có số điện môi ε = Chúng hút hay đẩy lực có độ lớn bao nhiêu? GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I (– 8.10–7 C; 4,8.10–6 C; 13,82 N; 1,152 N) Có cầu kim loại kích thước Các cầu mang điện tích +2,3µC; -246.10-7C, -5,9µC, +3,6.10-5C Cho cầu đồng thời chạm vào sau lại tác chúng Xác định giá trị điện tích sau tách cầu ĐS: +1,95.10-6 C Hai cầu nhỏ tích điện q1 > q2 < 0, đặt cách r = 1,19 m, chúng hút lực F = 0,0853 N Cho hai cầu tiếp xúc tách xa khoảng cách cũ lực tương tác F’ = 0,0196 N Tìm điện tích ban đầu cầu (– 2,31.10–6 C; 5,81.10–6 C) Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 μC; cầu B mang điện tích – 2,40 μC Đăt hai cầu cách 1,56 cm khơng khí GV: Mai Quang Hưởng Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I a) Mỗi cầu thừa hay thiếu êlectron ? b) Lực tương tác hai điện tích lực đẩy hay hút, có độ lớn ? c) Cho chúng tiếp xúc đưa trở lại vị trí cũ Tính lại lực tương tác ĐS: 40,8N Bài 3: ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN I – Điện trườg Môi trường truyền tương tác điện Hai điện tích khơng tiếp xúc tương tác với Phải có mơi trường truyền tương tác điện hai điện tích Mơi trường gọi điện trường Điện trường Là dạng vật chất tồn xung quanh điện tích gắn liền với điện tích Điện trường tác dụng lên điện tích khác đặt C1: Nhận biết điện trường cách ? II – Cường độ điện trường Khái niệm cường độ điện trường Ta thấy đặt điện tích thử q vào điện trường điện tích Q lực điện tác dụng lên q yếu q xa Q Vì cần xây dựng khái niệm đặc trưng cho độ mạnh, yếu điện trường Khái niệm gọi cường độ điện trường Cường độ điện trường Cường độ điện trường điểm đặc trưng cho tác dụng điện trường điểm Nó xác định thương số độ lớn lực điện với độ lớn điện tích đặt điểm xét E= F q Trong E cường độ điện trường điểm xét Véctơ cường độ điện trường ur ur F E= q GV: Mai Quang Hưởng 10 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Chương 3: DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG Bài 13: DỊNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I – Bản chất dòng điện kim loại Trong kim loại: Các nguyên tử liên kết với cách trật tự tạo thành mạng tinh thể Chuyển động nhiệt mạng tinh thể mạnh mạng tinh thể trở nên trật tự Các êlectrong hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành êlectron tự với mật độ không đổi (n=hs), chúng chốn hết tồn thể tích KL khơng tạo dịng điện Khi điện trường nguồn điện sinh đẩy êlectron tự dịch chuyển theo hướng định ta có dịng điện Do mật độ êlectron tự KL cao nên KL dẫn điện tốt Sự trật tự mạng tinh thể (do nhiều nguyên nhân) gây điện trở KL Vậy: Dòng điện KL dịng chuyển dời có hướng êlectron tự tác dụng điện trường II – Sự phụ thuộc điện trở suất vào nhiệt độ KL Điện trở suất Điện trở suất KL điện trở đoạn KL hình trụ làm chất có tiết diện 1m2, có chiều dài 1m Điện trở suất cho ta biết độ dẫn điện loại KL Sự phụ thuộc điện trở suất vào nhiệt độ Thí nghiệm chứng tỏ điện trở suất KL tăng theo nhiệt độ với hàm bậc ρ = ρ (1 + α (t − t0 )) Trong đó: o ρ : điện trở suất nhiệt độ t (Ωm) ρ0 o : điện trở suất nhiệt độ t0 (Ωm) o α: hệ số nhiệt điện trở (K-1) o thường lấy t0 = 200C R = R0 (1 + α (t − t0 )) Từ cho phép cho ta suy điện trở vật dẫn: Hiện tượng siêu dẫn - Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất kim loại giảm liên tục - Một số kim loại, hợp kim gốm oxit kim loại nhiệt độ thấp nhiệt độ tới hạn Tc điện trở suất đột ngột giảm xuống Ta nói vật liệu chuyển sang trạng thái siêu dẫn - Dòng điện chạy vật dẫn trạng thái siêu dẫn khơng tỏa nhiệt III – Hiện tượng nhiệt điện Cặp nhiệt điện - Cặp nhiệt điện dụng cụ gồm hai dây dẫn khác chất hai đầu ghép chặt với - Khi nhiệt độ hai mối ghép khác mạch có suất điện động E gọi suất nhiệt điện động Suất nhiệt điện động GV: Mai Quang Hưởng 51 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Suất nhiệt điện động cặp nhiệt điện phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ hai mối ghép chất hai vật dẫn ET = αT 1 + α ( T1 − T2 ) Trong đó: o αT: hệ số nhiệt điện động (V.K-1) o T1-T2: hiệu số nhiệt độ hai mối ghép Ứng dụng: Pin nhiệt điện, nhiệt kế nhiệt điện tử BÀI TẬP Sợi dây đồng có điện trở 37 Ω 500C Điện trở dây 1000C bao nhiêu? Biết 200C, hệ số nhiệt đồng α = 0,004 K–1 (43Ω) Bóng đèn Đ, 200C có điện trở 45 Ω, 21230C có điện trở 360 Ω Tính hệ số nhiệt dây tóc bóng đèn (α = 0,0037 K–1) Điện trở dây dẫn kim loại có giá trị tăng lên 86% nhiệt độ tăng thêm 200 0C Tính hệ số nhiệt kim loại làm điện trở (4,3.10–3 (0C)–1) Dây tóc bóng đèn (220V-200W) sáng bình thường nhiệt độ 2500 0C có điện trở lớn gấp 10,8 lần so với điện trở 200C Tìm hệ số nhiệt điện trở α điện trở R0 dây tóc 200C ĐS: 3,9.10-3K-1 GV: Mai Quang Hưởng 52 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động αT = 65 (µV/K), nhiệt độ hai đầu mối hàn 200C 2000C Suất nhiệt điện động cặp nhiệt điện ? (11,7 mV) Cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động αT = 40 (µV/K), nhiệt độ đầu mối hàn 200C Hỏi nhiệt độ đầu mối hàn lại phải để suất nhiệt điện động ε = mV) (1450C) Hai đầu mối hàn cặp nhiệt điện có nhiệt độ 20 0C 5000C, suất nhiệt điện động ε = mV Tính hệ số nhiệt điện động cặp nhiệt điện (12,5 µV/K) Dây kim loại đồng có điện trở suất 20 0C 1,7.10–7 Ω.m, dây dẫn dài ℓ = 200 m, đường kính tiết diện d = mm, hệ số nhiệt điện trở đồng α = 0,004 K–1 a) Tính điện trở dây kim loại đồng 200C b) Khi nhiệt độ tăng lên 2200C điện trở dây kim loại bao nhiêu? (2,7 Ω; 2,9 Ω) Dây kim loại đồng có điện trở suất 20 0C 1,7.10-7 Ωm, dây dẫn dài 200 m, đường kính tiết diện mm , cho hệ số nhiệt điện trở 0,004 K-1 a) Tính điện trở dây kim loại 20 0C b) Khi nhiệt độ tăng lên thêm 220 0C điện trở dây kim loại ? ĐS: 10,8 Ω; 19,44 Ω GV: Mai Quang Hưởng 53 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 10 Một bóng đèn có ghi (220V-100W) có dây tóc làm vơnfam Khi sáng bình thường nhiệt độ dây tóc bóng đèn 20000C Biết nhiệt độ môi trường 200C hệ số nhiệt điện trở vônfam 4,5.10-3K-1 Xác định điện trở bóng đèn thắp sáng khơng thắp sáng ĐS: 484Ω; 48,8Ω 11 Cặp nhiệt điện sử dụng kim loại Chromium – Aluminum có suất điện động nhiệt điện ε = mV sai biệt nhiệt độ hai đầu nóng lạnh 100 0C Tính hệ số nhiệt điện động cặp nhiệt điện này? (4.10–2 mV/K) 12 Ở nhiệt độ t1=250C, hiệu điện hai cực bóng đèn U 1=20mV cường độ dịng điện qua đèn I1=8mA Khi sáng bình thường, hiệu điện hai cực bóng đèn U2=240V cường độ dòng điện chạy qua đèn I 2=8A Tính nhiệt độ dây tóc bóng đèn đèn sáng bình thường Biết hệ số nhiệt điện trở dây tóc làm bóng đèn α=4,2.10-3K1 ĐS: 26990C Bài 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN GV: Mai Quang Hưởng 54 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I I – Bản chất dòng điện chất điện phân - Chất điện phân: Các dung dịch axít, muối, bazơ gọi dung dịch điện li (chất điện phân) Hạt tải điện chất điện phân ion dương ion âm, số cặp ion phụ thuộc vào nhiệt độ nồng độ dung dịch - Chất điện phân khơng dẫn điện tốt kim loại - Dịng điện chất điện phân tải vật chất theo Khi đến điện cực có êlectron tiếp lượng chất đọng lại điện cực gây tượng điện phân Vậy: Dòng điện chất điện phân dịng chuyển dời có hướng ion dương ion âm theo hai chiều ngược điện trường II – Hiện tượng dương cực tan Bình điện phân - Bình điện phân có hai điện cực: Cực nối với cực dương nguồn điện gọi anôt cực nối với cực âm gọi catốt - Ion dương chạy phía catơt nên gọi cation Ion âm chạy phía anơt nên gọi anion - Tại anôt iôn âm nhường electron trung hồ điện - Tại catơt iơn dương nhận electron trung hoà điện Hiện tượng dương cực tan Hiện tượng dương cực tan tượng cực dương (anôt) bị tan dần trình điện phân điện phân dung dịch muối Kl mà cực dương làm kim loại muối Khi có dịng điện: - Kim loại bám vào catôt - Chất sinh anôt tác dụng với kim loại làm anôt kim loại tan vào dung dịch - Khi có tượng dương cực tan dịng điện tải kim loại từ anôt chạy sang bám vào catôt - Khi có tượng dương cực tan lượng dịng điện chuyển hóa thành nhiệt nên bình điện phân xem điện trở Rb nên I=U/R III – Các định luật Faraday Định luật I: Khối lượng m chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ với điện lượng q chạy qua bình m = kq Trong đó: o m: khối lượng chất tan (kg) o q: điện lượng chạy qua bình điện phân (C) o k: đương lượng điện hóa GV: Mai Quang Hưởng 55 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Định luật II: Đương lượng điện hóa k nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam nguyên tố Hệ số tỉ lệ k= F A n , F gọi số Fa-ra-đây A Fn với số Faraday F = 96500 C/mol Trong đó: o A: khối lượng nguyên tử chất tan o n: số hóa trị chất tan o F = 96500 C/mol Cơng thức tính khối lượng chất tan m= A It F n Trong đó: o I: CĐDĐ chạy qua bình điện phân (A) o t: thời gian dòng điện chạy qua (s) IV - Ứng dụng tượng điện phân - Luyện nhơm - Mạ điện - Điều chế hóa chất BÀI TẬP Dịng điện chạy qua bình điện phân, sau thời gian cho 0,64 g Cu bám vào catot Hỏi có ion di chuyển dung dịch để tạo thành mạch điện kín? (6.1021 ion) Bề dày lớp niken phủ lên kim loại d = 0,05 mm sau điện phân 30 phút Diện tích mặt phủ kim loại S = 30 cm Xác định cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân, biết Ni có khối lượng riêng ρ = 8,9.103 kg/m3, A = 58, n = (≈ 0,2,48 A) Bình điện phân (CuSO4/Cu) có điện trở Rp = Ω Mắc bình vào nguồn điện (ε = V; r = Ω) Tính khối lượng Cu tải từ anôt sang catôt h GV: Mai Quang Hưởng 56 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I (≈ 0,6 g) Một bình điện phân đựng dung dịch bạc nitrat với anốt bạc với điện trở R = Ω Hiệu điện đặt vào hai cực U = 10 V Xác định lượng bạc bám vào cực âm sau h điện phân liên tục Cho biết bạc A=108 n=1 ĐS: 4,02.10-2kg Người ta muốn bóc lớp đồng dày d = 0,1 µm đồng có diện tích S = cm phương pháp điện phân với dung dịch CuSO Cường độ dòng điện I = 10 mA Hỏi đồng dùng làm catôt hay anơt? Tính thời gian cần để bóc lớp đồng Biết đồng có khối lượng riêng ρ = 8.900 kg/m3 (anôt; ≈ 2680 s) Bộ nguồn gồm pin giống mắc nối tiếp, pin (ε = 1,5 V; r = 0,1 Ω) Bình điện phân (CuSO4/Cu) có điện trở Rp = 8,7 Ω mắc vào hai cực nguồn Tính khối lượng đồng bám vào catơt bình thời gian 30 phút (0,3 g) Cho mạch điện hình vẽ Bộ nguồn có suất điện động E=15V điện trở r=1Ω Điện trở R=5Ω Bình điện phân có dương cực làm đồng, dung dịch điện phân CuSO có điện trở Rp=5Ω Dây dẫn có điện trở không đáng kể (Đề thi HKI, Ngôi Sao 2013) a) Khi K hở Tính cơng suất mạch ngồi cơng suất nguồn điện b) Khi K đóng Tính lượng đồng bám vào cực âm bình điện phân thời gian Cho biết khối lượng mol đồng A=64 số hóa trị đồng n=2 ĐS: 31,25W; 37,5W; 2,55g GV: Mai Quang Hưởng 57 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Mạch điện hình vẽ, nguồn điện (ε = V; r = 0,8 Ω); R1 = 12 Ω; R2 = 1,2 Ω; R3 = Ω Bình điện phân (CuSO4/Cu) có điện trở Rp = Ω Tính a) Hiệu điện hai điểm AB b) Khối lượng đồng giải phóng catốt thời gian 16 phút giây c) Nhiệt lượng toả R1 30 phút d) Công suất hiệu suất nguồn điện (3 V; 0,24 g; 1350 J; W; 90%) GV: Mai Quang Hưởng 58 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Mạch điện hình Nguồn có suất điện động E=8V, điện trở r=0,8Ω Các điện trở R1=12Ω; R2=1,2Ω; R3=3Ω Bình điện phân chứa CuSO4 có điện cực dương đồng Rp=4Ω Hãy tính a) hiệu điện hai điểm AB b) khối lượng đồng giải phóng catốt thời gian 16 phút giây c) nhiệt lượng toả R1 30 phút d) công suất hiệu suất nguồn điện ĐS: 3V; 0,24g; 1350J; 8W; 90% GV: Mai Quang Hưởng 59 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 10 Cho mạch điện hình Mỗi nguồn có suất điện động e=1,5V, điện trở r=1Ω Bóng đèn Đ(12V–12W), điện trở R 1=8Ω Bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 cực dương Ag có điện trở Rp=1Ω; R2=4Ω Ampe kế 0,24A a) Tính điện trở mạch ngồi b) Tính hiệu điện UAB cường độ dịng điện I chạy qua mạch c) Tìm số nguồn nguồn d) Tính cường độ dịng điện chạy qua bình điện phân e) Tìm khối lượng Ag thu 16’5” Cho biết A=108 n=1 f) Dùng dây dẫn nối hai điểm A B Tính cường độ dòng điện chạy qua nguồn lúc ĐS: 4Ω; 4,8V; 1,2A; nguồn; 0,96A; m=1,0368g; 1,5A GV: Mai Quang Hưởng 60 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I Bài 15: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ I – Sự dẫn điện chất khí điều kiện thường Trong điều kiện thường chất khí khơng dẫn điện Khi bị đốt nóng hay bị chiếu xạ tử ngoại chất khí trở nên dẫn điện II – Bản chất dịng điện chất khí Nguồn nhiệt (đèn cồn, gas, đèn thủy ngân, đèn natri…), tia tử ngoại gọi tác nhân ion hóa chất khí Khi bị inon hóa, phân tử khí bị tách thành ion dương êlectron tự Electron tự lại kết hợp với phân tử khí trung hòa khác tạo thành ion âm Ion dương, ion âm êlectron tự hạt tải điện chất khí Vậy: Dịng điện chất khí dòng ion dương theo chiều điện trường, ion âm êlectron tự ngươc chiều điện trường III – Q trình dẫn điện tự lực khơng tự lực chất khí Q trình dẫn điện tự lực Q trình dẫn điện chất khí khơng phải nhờ đến tác nhân ion hóa mà tự trì gọi trình dẫn điện tự lực chất khí Có cách để tạo q trình dẫn điện tự lực: a) Dịng điện chất khí làm cho nhiệt độ tăng cao khiến phân tử khí ion hóa liên tục b) Điện trường lớn (3.106V/m trở lên) làm chất khí bị ion hóa nhiệt độ thấp c) Catốt bị nung nóng đỏ có khả êlectron làm hạt tải điện Hiện tượng gọi phát xạ nhiệt điện tử hay phóng hồ quang d) Catốt khơng bị nung nóng nhờ ion dương lương cao đập vào làm bật êlectron làm hạt tải điện Sự phóng điện tự lực cịn gọi phóng điện Tùy chế mà ta có kiểu phóng điện khác Q trình dẫn điện khơng tự lực Q trình dẫn điện chất khí phải nhờ đến tác nhân ion hóa gọi q trình dẫn điện khơng tự lực chất khí Đặc điểm: - Q trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ohm - Nhìn vào đồ thị biểu diễn phụ thuộc CĐDĐ vào HĐT thấy có đoạn rõ rệt: o Đoạn Oa: I tăng theo U o Đoạn ab: U tăng I đạt giá trị bảo hòa Chứng tỏ hạt tải điện không sinh thêm o Đoạn bc: I tăng theo U nhanh Chứng tỏ U lớn làm đẩy mạnh trình ion hóa sinh thêm hạt tải điện, điện trở chất khí giảm IV – Hai q trình dẫn điện tự lực thường gặp GV: Mai Quang Hưởng 61 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I 1) Tia lửa điện Điều kiện tạo tia lửa điện Tia lửa điện trình dẫn điện tự lực chất khí ta đặt hai cực (Anốt Catốt) điện trường đủ mạnh để làm cho phân tử khí bị ion hóa Điều kiện có tia lửa điện: Điện trường hai cực lớn (3.10 V/m trở lên) Ứng dụng: Bugi máy nổ, bugi xe gắn máy, bật lửa bếp gas, bật lửa hộp quẹt gas 2) Hồ quang điện Điều kiện tạo hồ quang điện Hồ quang điện trình dẫn điện tự lực chất điện trường không lớn hai điện cực (Anốt Catốt) bị nung đỏ làm êlectron tự Điều kiện có hồ quang điện: phải làm cho hai điện cực bị nung đỏ Ứng dụng: Hồ quang điện kèm theo phát nhiệt mạnh, lên tới 3500 0C Ứng dụng để hàn điện, đèn chiếu sáng, nung chảy cắt vật liệu… Bài 16: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I – Chất bán dẫn tính chất Có vật liệu có điện trở suất nằm trung gian điện mơi kim loại Những chất gọi chất bán dẫn Ví dụ: Si, Ge, Se số oxit kim loại Chất bán dẫn có tính chất sau: Điện trở suất nằm trung gian điện môi KL Điện trở suất chất bán dẫn thay đổi tạp chất Điện trở suất chất bán dẫn thay đổi ta chiếu sáng tác dụng tác nhân ion hóa khác II – Hạt tải điện chất bán dẫn Êlectron lỗ trống Xét mạng tinh thể silic, nguyên tử silic có bốn êlectron hóa trị nên vừa đủ để tạo bốn liên kết với bốn nguyên tử lân cận Khi êlectron bị rứt khỏi mối liên kết, trở nên tự gọi êlectron dẫn chỗ liên kết đứt thiếu 1êlectron nên mang điện dương xem hạt tải điện gọi lỗ trống Bản chất dòng điện bán dẫn Hạt tải điện bán dẫn êlectron dẫn lỗ trống Dòng điện bán dẫn dòng êlectron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường dòng lỗ trống chuyển động chiều điện trường Bán dẫn loại n bán dẫn loại p a) Bán dẫn loại n: Khi pha tạp P, As, nguyên tố có năm êlectron hóa trị vào tinh thể silic, nguyên tử tạp chất cho tinh thể êlectron dẫn Ta gọi P, As, tạp chất cho hay đôno Trong bán dẫn có hạt tải điện chủ yếu êlectron số lượng nhỏ lỗ trống chuyển động nhiệt tạo Ta gọi bán dẫn loại n GV: Mai Quang Hưởng 62 Tài liệu lý thuyết tập Vật lí 11 – Học kỳ I b) Bán dẫn loại p: Khi pha tạp B, Al, nguyên tố có ba êlectron hóa trị vào tinh thể silic, nguyên tử tạp chất cho tinh thể lỗ trống Ta gọi B, Al, tạp chất nhận hay axepto Trong bán dẫn có hạt tải điện chủ yếu lỗ trống số lượng nhỏ êlectron chuyển động nhiệt tạo Ta gọi bán dẫn loại p III - Lớp Chuyển Tiểp p–n Lớp chuyển tiếp p–n chỗ tiếp xúc miền mang tính dẫn p miền mang tính dẫn n tạo tinh thể bán dẫn Lớp nghèo Ở lớp chuyển tiếp p–n, hình thành lớp khơng có hạt tải điện gọi lớp nghèo Điện trở lớp nghèo lớn Dòng điện chạy qua lớp nghèo Lớp nghèo cho dòng điện qua theo chiều từ p sang n, ta gọi chiều thuận chiều từ n sang p dòng điện truyền gọi chiều ngược IV - Điôt bán dẫn - Điơt bán dẫn linh kiện bán dẫn có lớp chuyển tiếp p–n - Điôt bán dẫn cho dòng điện chủ yếu chạy theo chiều từ p đến n - Điơt bán dẫn có tính chỉnh lưu Nó dùng để chỉnh lưu, biến điện xoay chiều thành chiều V - Tranzito - Tranzito linh kiện bán dẫn có ba cực, có hai lớp chuyển tiếp p-n - Ứng dụng phổ biến tranzito lắp mạch khuếch đại khóa điện tử GV: Mai Quang Hưởng 63 ... tiếp xúc v? ?i vật nhiễm ? ?i? ??n vật nhiễm ? ?i? ??n dấu v? ?i vật Đó nhiễm ? ?i? ??n tiếp xúc Sự nhiễm ? ?i? ??n hưởng ứng - Khi đưa cầu A nhiễm ? ?i? ??n dương l? ?i gần MN chưa nhiễm ? ?i? ??n đầu M gần cầu nhiễm ? ?i? ??n âm cò... ta n? ?i hai tụ v? ?i hai cực nguồn ? ?i? ??n chiều hai tụ tích ? ?i? ??n độ lớn tr? ?i dấu, n? ?i v? ?i cực dương nhiễm ? ?i? ??n âm ngược l? ?i ? ?i? ??n tích tụ ? ?i? ??n quy ước ? ?i? ??n tích dương tụ II – ? ?i? ??n dung tụ ? ?i? ??n ? ?i? ??n... nhiệt III – Hiện tượng nhiệt ? ?i? ??n Cặp nhiệt ? ?i? ??n - Cặp nhiệt ? ?i? ??n dụng cụ gồm hai dây dẫn khác chất hai đầu ghép chặt v? ?i - Khi nhiệt độ hai m? ?i ghép khác mạch có suất ? ?i? ??n động E g? ?i suất nhiệt