CHƯƠNG 3: ĐIỆN HỌC BÀI CHẤT DẪN ĐIỆN VÀ CHẤT CÁCH ĐIỆN DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Mục tiêu Kiến thức + Phát biểu định nghĩa chất dẫn điện chất cách điện + Lấy ví dụ vật cách điện, vật dẫn điện đời sống + Phát biểu định nghĩa electron tự kim loại + Xác định chất dòng điện kim loại Kĩ + Chọn dụng cụ để tách nạn nhân khỏi tai nạn điện từ vật dụng xung quanh + Vận dụng chất dòng điện kim loại vào giải thích tượng nhiễm điện hưởng ứng Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM - Chất dẫn điện chất cho dòng điện chạy qua Thường Ví dụ: chọn làm vật hay phận dẫn điện - Kim loại, dung dịch axit, dung dịch bazơ, dung dịch muối, chất dẫn điện - Chất cách điện chất khơng cho dịng điện chạy qua Thường - Nhựa , cao su, sừng, sứ, gỗ khô chọn làm vật hay phận cách điện (chất cách điện thường chọn làm vật thường thấy chất làm từ nhựa, cao su, sừng, sứ, khơng khí cách điện khơ gỗ cách điện tốt.) Lưu ý: - Ở điều kiện bình thường, nước tinh khiết khơng khí khơ cách điện tốt - Nước sinh hoạt thường lẫn tạp chất nên lại chất dẫn điện tốt - Khơng khí ẩm lại trở nên dẫn điện - Trong kim loại có nhiều electron tự Chúng electron thoát khỏi nguyên tử chuyển động tự kim loại - Bản chất dịng điện kim loại dịng chuyển dời có hướng electron tự SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HĨA Khơng cho dịng điện qua Cho dịng điện qua Chất dẫn điện Chất cách điện Cao su Ví dụ Ví dụ Chứa nhiều Kim loại electron tự Nước sinh hoạt Nước cất Thủy tinh Gỗ Nhựa Dòng điện kim loại dòng điện chuyển dời có hướng electron tự Trang II CÁC DẠNG BÀI TẬP Phương pháp giải - Nhận biết vật dẫn điện hay cách điện dựa vào đặc điểm sau: + Vật dẫn điện cho dòng điện qua + Vật cách điện khơng cho dịng điện qua - Xác định chiều chuyển động electron tự kim loại: + Trong kim loại electron tự di chuyển từ nguyên tử sang nguyên tử khác, dịch chuyển từ vật sang vật khác Vì electron tự thoát khỏi nguyên tử nên nguyên tử mang điện dương, nguyên tử dao động xung quanh vị trí cố định Nên dịng điện kim loại dịng chuyển rời có hướng electron tự + Vậy mắc vào mạch kín có dịng điện chạy qua electron tự bị cực âm đẩy bị cực dương hút Tức dòng electron tự chuyển động từ cực âm sang cực dương - Giải thích nhiễm điện hưởng ứng kim loại: Khi đưa vật tích điện lại gần đầu kim loại xảy trường hợp: + Nếu vật tích điện âm có xu hướng đẩy electron tự kim loại chuyển động xa Kết quả, phần đầu kim loại đặt gần điện tích âm tích điện dương, đầu cịn lại kim loại tích điện âm + Nếu vật tích điện dương có xu hướng hút electron tự kim loại chuyển động lại gần Kết quả, phần đầu kim loại đặt gần điện tích dương tích điện âm, đầu cịn lại kim loại tích điện dương Ví dụ mẫu Ví dụ Điền từ thích hợp vào chỗ trống: - Các chất không cho chạy qua - Các chất cho chạy qua - Các electron thoát khỏi nguyên tử chuyển động khối kim loại - Dòng điện chạy kim loại dòng - Khi nối dây dẫn với cực nguồn điện electron tự bị cực nguồn hút lại, bị cực nguồn đẩy, dịng electron tự dây dẫn chuyển động theo hướng từ cực sang cực Hướng dẫn giải - Các chất cách điện khơng cho dịng điện chạy qua - Các chất dẫn điện cho dòng điện chạy qua - Các electron tự thoát khỏi nguyên tử chuyển động tự khối kim loại - Dòng điện chạy kim loại dịng chuyển rời có hướng electron tự - Khi nối dây dẫn với cực nguồn điện electron tự bị cực dương nguồn hút lại, bị cực âm nguồn đẩy, dịng electron tự dây dẫn chuyển động theo hướng từ cực âm sang cực dương Trang Ví dụ Hồn thiện phát biểu sau: “Các electron tự bên vật dẫn kim loại electron ? A thoát khỏi nguyên tử chuyển động tự kim loại B thoát khỏi vật dẫn chuyển động tự khơng khí C chuyển động tròn xung quanh hạt nhân D chuyển động tròn xung quanh nguyên tử Hướng dẫn giải Các electron thoát khỏi nguyên từ chuyển động tự khối kim loại gọi electron tự Vậy đáp án A Lưu ý: electron tự di chuyển hỗn loạn khối kim loại Ví dụ Vật vật cách điện? A Ủng cao su B Giấy bạc C Dây vàng D Dây tóc bóng đèn Hướng dẫn giải Giấy bạc, dây vàng, dây tóc bóng đèn vật làm từ kim loại Mà kim loại sẵn có electron tự nên vật liệu dẫn điện tốt Vì có găng tay cao su vật cách điện Đáp án đáp án A *Ví dụ Người ta thường khuyến cáo, phát có nạn nhân tiếp xúc với dây điện hở bị điện giật, tuyệt đối không dùng tay kéo trực tiếp nạn nhân khỏi dây điện Em cho biết lí sao? Hướng dẫn giải Nạn nhân bị điện giật chứng tỏ thể người cho dịng điện chạy qua Nếu ta trực tiếp dùng tay kéo nạn nhân khỏi dây điện nghĩa ta biến trở thành vật dẫn điện Như để tránh trở thành nạn nhân tuyệt đối không dùng tay kéo trực tiếp nạn nhân bị điện giật khỏi dây điện *Ví dụ Đặt kim loại a nhiễm điện lại gần đầu kim loại b không nhiễm điện Một lát sau người ta thấy, phần đầu kim loại b đặt gần a nhiễm điện dương, đầu b nhiễm điện âm Hỏi a nhiễm điện loại nào? Tại sao? Hướng dẫn giải Phần đầu kim loại b đặt gần a nhiễm điện dương chứng tỏ electron tự b có xu hướng dịch xa a Mà dịch chuyển có tương tác điện điện tích chứa a với electron tự Khi a phải nhiễm điện âm đẩy electron tự b chuyển động xa a III BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài tập Câu 1: Vật sau vật dẫn điện? A Ghế gỗ khô B Dép nhựa C Dây đồng D Tóc Trang Câu 2: Vật vật dẫn điện? A Găng tay cao su B Mâm nhôm C Lõi dây điện D Nước sinh hoạt Câu 3: Trong vật chứa electron tự do? A Vỏ dây điện B Lõi dây điện C Dép nhựa D Bát sứ Câu 4: Hồn thiện phát biểu sau: “Dịng điện kim loại dịng chuyển rời có hướng .” A electron tự B electron tự hạt nhân C hạt nhân D nguyên tử Câu 5: Phát biểu sau đúng? A Nước ln chất cách điện B Khơng khí khơng cho dòng điện qua C Cực dương nguồn hút electron tự D Trong dây dẫn điện thừa electron Câu 6: Trong mạch điện kín có dịng điện, electron tự chuyển động theo hướng nào? A Từ cực dương (+) sang cực âm (-) B Từ cực âm (-) sang cực dương (+) C Tự do, không theo hướng D Khơng xác định khơng có electron tự Céu 7: Phát biểu sau đúng? A Vật nhiễm điện hiển nhiên vật dẫn điện B Vật nhiễm điện hiển nhiên có electron tự C Vật cách điện hiển nhiên không chứa electron tự D Vật cách điện không bị nhiễm điện Câu 8: Electron tự có vật đây? A Thanh thủy tinh nhiễm điện B Khăn C Giấy bạc D Quyển sách Câu 9: Các electron tự dây dẫn kim loại sinh từ nguyên nhân nào? A Do dây dẫn bị nhiễm điện B Do nối vào nguồn cực âm nguồn sinh C Do electron thoát khỏi nguyên tử chuyển động tự dây dẫn D Do nguyên nhân Câu 10: Để đẩy dây điện khỏi người nạn nhân bị điện giật không sử dụng dụng cụ sau đây? A Sào tre khô B Ghế nhựa C Tấm kính D Gậy inox Câu 11: Dây dẫn điện có tác dụng dẫn điện phải dùng kim loại Tuy nhiên ta thấy thông thường dây điện sử dụng khơng có phần lõi kim loại mà cịn có thêm phần vỏ nhựa Em giải thích sao? Câu 12: Đặt kim loại a nhiễm điện lại gần đầu kim loại b không nhiễm điện Một lát sau người ta thấy, phần đầu kim loại b đặt gần a nhiễm điện âm Hỏi a nhiễm điện loại nào, đầu b nhiễm điện loại nào? Tại sao? Trang Bài tập nâng cao Câu 13: Hiện tượng xảy nối cầu tích điện âm với dây cao su xuống đất, với dây nhôm xuống đất? Câu 14: Trên giá nhựa, đặt cầu kim loại A tích điện âm gắn với nhơm hình vẽ bên - Hãy giải thích hai nhơm lại xịe - Lặp lại việc sử dụng thủy tinh cọ xát nhiều lần vào mảnh lụa tiếp xúc với cầu A người ta thấy hai nhơm cụp dần lại? Giải thích sao? Câu 15: Lan bố mẹ đến trung tâm điện máy mua tủ lạnh Tại đây, nhân viên bán hàng giới thiệu cho gia đình Lan loại tủ lạnh làm từ vỏ thép khơng gỉ có tính thẩm mĩ cao Tuy nhiên Lan lại khuyên bố mẹ vỏ kim loại khơng an tồn kim loại vật liệu dẫn điện tốt Nếu nhân viên bán hàng, em giải thích với Lan để thuyết phục lo lắng Lan? Trang ĐÁP ÁN 1-C Chất liệu kim loại sắt, đồng, nhôm, dẫn điện 2-A Chất liệu nhựa, tóc (chất sừng), tre gỗ khơ, cao su, nước cất chất liệu không dẫn điện Chất liệu kim loại sắt, đồng, nhôm, dẫn điện Chất liệu nhựa, tóc (chất sừng), tre gỗ khơ, cao su, nước cất chất không dẫn điện 3-B 4-A 5-C Chú ý: nước sinh hoạt có nhiễm tạp chất nên có khả dẫn điện Lõi dây điện vật làm kim loại có chứa electron tự Chỉ có electron tự di chuyển A sai: nước cất khơng dẫn điện, nước sinh hoạt hay nước sơng ngịi chứa tạp chất nên có khả dẫn điện B sai: khơng khí ẩm có cho dịng điện qua, lấy điển hình tượng sét C đúng: cực dương nguồn mang điện trái dấu với electron tự D sai: kim loại chứa chưa thừa electron tự 6-B 7-C A sai: ví dụ thước nhựa cọ xát nhiễm điện, thước nhựa lại vật cách điện B sai: Các vật cách điện thước nhựa bị nhiễm điện không chứa electron tự C 8-C 9–C 10 - D D sai: chất liệu nhựa cách điện, cọ xát vào khăn khô nhiễm điện Chất liệu bạc (kim loại) có chứa electron tự Chất liệu inox có dẫn điện Câu 11: Chức chủ yếu dây dẫn dẫn điện phần lõi kim loại phận thực chức Tuy nhiên để đảm bảo an tồn q trình dẫn điện, cần phải có lớp vỏ nhựa bọc bên ngồi lõi kim loại nhằm mục đích cách điện với mơi trường bên ngồi Vì thơng thường dây dẫn có phận: lõi vỏ bọc Câu 12: Phần đầu kim loại b đặt gần a nhiễm điện âm chứng tỏ electron tự b có xu hướng dịch lại gần a Mà dịch chuyển có tương tác điện điện tích chứa a với electron tự Khi a phải nhiễm điện dương đẩy electron tự b chuyển động lại gần a Mặt khác electron có xu hướng dịch chuyển lại gần a, nên đầu xa a trở nên thiếu electron, nhiễm điện dương Câu 13: Quả cầu tích điện âm, nghĩa thừa electron Đất nơi cho nhận vơ hạn số electron Nếu sử dụng vật dẫn điện dây nhôm để nối từ cầu xuống đất, electron thừa từ cầu di chuyển xuống đất, tức cầu trung hòa điện Nếu sử dụng vật cách điện dây cao su nối cầu xuống đất cầu giữ ngun điện tích Câu 14: Quả cầu tích điện âm tức thừa electron Khi gắn nhơm vào cầu nhơm tích điện âm Vì tích điện dấu nên chúng đẩy nhau, kết nhôm xòe Thanh thủy tinh cọ xát vào mảnh lụa tích điện dương, tức trở nên thiếu electron Khi đưa thủy tinh tiếp xúc với cầu có dịch chuyển electron từ cầu nhôm sang Trang thủy tinh Lặp lại điều nhiều lần làm trung hòa điện cầu nhơm Vì ta thấy nhơm cụp dần lại Câu 15: Với vai trò nhân viên bán hàng, lời giải thích sau: Tại thị trường Việt Nam, hầu hết loại tủ lạnh có vỏ làm từ kim loại Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, vỏ trước lắp ráp trải qua công đoạn phun sơn cách điện giống lớp vỏ bọc cách li dòng điện bên thân tủ với mơi trường bên ngồi Cơng đoạn phải đạt yêu cầu nghiêm ngặt kĩ thuật Vì gia đình yên tâm sử dụng, vỏ làm từ kim loại an tồn Mặt khác, vỏ làm từ thép khơng gỉ ưa chuộng bền đẹp Trang