THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Môi Trường -11NC - 1 - Gv : Nguyễn Văn Tươi 1)Điện trở của kim loại theo nhiệt độ : ( ) 0 1 t ρ ρ α = + ∆ => 0 (1 )R R t α = + ∆ 0 ρ : điện trở suất ở nhiệt độ t 0 . 2) Điện trở của dây dẫn hình trụ : l R S ρ = 3) Điện trở suất của dung dịch : 1 ( . )m ρ σ = Ω 4) Với σ là điện dẫn suất của dung dịch : . . (1/ . ) v q N m E σ = Ω ∑ Với : + q là điện tích của một ion trôi. + N là mật độ ion có trong 1m 3 dung dịch . + v E µ = là vận tốc trôi của các ion. 5) Cường độ dòng điện trong ống dòng hình trụ có tiết diện S .( áp dụng cho dây kim loại và cả trong dung dịch ) : I = n.q.v.S + n là mật độ điện tích ( số điện tích có trong 1m 3 ) + q là điện tích hạt tải điện . + v là vận tốc của hạt tải điện . ( * Số mol chất ứng với 1đơn vị thể tích : n = D/M ) 6) Mật độ dòng điện : I J S = ( A/m 2 ) 7) Suất điện động nhiệt điện : T T ξ α = ∆ + T α là hệ số nhiệt điện động + T∆ là hiệu nhiệt độ giữa hai mối hàn. 8) Định luật Faraday : m = kq hay 1 . . A m I t F n = + 1 A k F n = là đương lượng điện hóa . + A n là đương lượng hóa học. ( A : nguyên tử lượng ; n : hóa trị của chất giải phóng ) + q = It : điện lượng chuyển qua dung dịch trong thời gian t + F là hằng số Faraday : F = 9,65.10 4 C/mol thì m tính bằng gam. F = 9,65.10 7 C/mol thì m tính bằng kg. ** Chú ý : + Bình điện phân có cực dương tan xem như 1 điện trở. + Bình điện phân không có cực dương tan xem như máy thu. 9) Phương trình Mendlep – Claypayron : m PV n M RT = = ( n : số mol ; m : khối lượng ; M : phân tử lượng ) +Lấy R = 8,2.10 -2 at.lit/mol.độ ứng với P (at) ; V(lit) +Lấy R = 8,3 J/mol.độ ứng với P (N/m 3 ) ; V (m 3 ) * Các đơn vị chú ý : ( 1calo ≈ 4,18J ) 1atm = 760mmgH = 1,033at = 1,013.10 5 Pa ( atm : atmosphe kỹ thuật ; at : atmosphe vật lý ) 1 Pa = 1N/m 3 = 1 9,81 mmH 2 O 1bar = 10 5 N/m 3 ( bar dùng trong khí tượng thủy văn) BÀI TẬP TỰ LUẬN I)Dòng điện trong kim loại : Câu 1 : Để lắp đặt mạch điện 20A trong nà người ta dùng loại dây có điện trở 5,2.10 -3 m/Ω . a) Tìm độ giảm hiệu điện thế trên dây chập đôi dài 20m khi có dòng điện 20A chạy qua . b) Công suất tiêu tán trên dây ? Câu 2 : Tìm điện trở của một thanh đồng tiết diện 2mm 2 dài 3m ở 20 0 C ( mΩ= −8 0 10.69,1 ρ ). Câu 3 : Ở nhiệt độ nào thì điện trở của một dây đồng lớn gấp hai lần điện trở của nó ở 20 0 C ? Giả thiết hệ số nhiệt điện trở của đồng khong đổi 0,0039 độ -1 ? Câu 4 : Nicrom là một hợp kim dùng là dây nung trong các lò nhiệt .Hỏi điện trở của một dây nung như vậy ở nhiêt độ 20 0 C là bao nhiêu nó tiêu tán một công suất 1000W ở 800 0 C khi làm việc ở hiệu điện thế 120V? Cho biết hệ số nhiệt điện trở của nicrom luôn giữ giá trị 0,0004 1/ 0 C . Câu 5 : Cho một thanh đồng và một thanh nhôm cùng điện trở và cùng chiều dài. Xác định tỉ số khối lượng của chúng.Cho khối lượng riêng của đồng là 8,9g/cm 3 ,của nhôm là 2,7g/cm 3 . Biết m d .10.7,1 8 Ω= − ρ và m n .10.5,2 8 Ω= − ρ Câu 6 :Điện trở than có nhiều ứng dụng trong ngành điện tử.Cho một điện trở than có điện trở 5 Ω ở 20 0 C.Điện trở có m = 50g và c = 0,1kcalo/kg.đô và hệ số nhiệt điện trở -5.10 -4 1/ 0 C. cho U =12V tác dụng vào hai đầu điện trở ở thời điểm t =0. a) Nếu toàn bộ điện năng tiêu tán thành nhiệt năng trên điện trở thì phải mất bao lâu điên trở đạt nhiệt độ 40 0 C? b) Ở nhiệt độ 40 0 C có một dòng điện là baonhiêu đi qua điện trở? THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Mơi Trường -11NC - 2 - Gv : Nguyễn Văn Tươi Câu 7: Hai điện trở R 1 = 10 Ω và R 2 mắc nối tiếp vào hiệu điện thế 160V thì R 2 tiêu thụ cơng suất là 480W.Tìm R 2 để dòng điện qua nó khơng q 10A. Câu 8 : Người ta dùng nicrôm làm một dây bếp điện. Nicrôm có hệ số nhiệt điện trở α = 2.10 -4 K -1 , điện trở suất ở 20 0 C là ρ = 1,1.10 -6 Ωm. Dây bếp điện có tiết diện S = 0,25mm 2 , tiêu thụ một công suất P = 600W khi mắc vào nguồn U = 120V và nhiệt độ dây bếp điện lúc này là 800 0 C. Tìm chiều dài của dây. Câu 9 : Trong thời gian 10s mật độ dòng điện tăng đều từ 0 đến 10 -4 A/m 2 .Tính điện lượng di chuyển qua tiết diện ngang của dây dẫn trong thời gian trên,biết tiết diện ngang 1mm 2 . Câu 10 : Tính vận tốc của điện tử tự do trong dây đơng tiết diện S = 1mm 2 có dòng điện 1A chạy qua.Biết khối lượng riêng của đồng D = 9.10 3 kg /m 3 và mỗi ngun tử đồng cho một điện tử tự do. Câu 11 : Bạc có khối lượng riêng D = 10,5g/cm 3 và mỗi ngun tử cho một điện tử tự do.Hỏi trong một dây bạc đường kính 0,1mm. a) Mật độ e (tính theo e/m 3 ) là bao nhiêu ? b) Vận tốc của e là bao nhiêu khi có dòng điện 1A chạy qua ? II) Dòng điện trong dung dịch : Câu 1 : Một chùm trung hồ về điện gồm prơtơn và electon bằng nhau ,mật độ mỗi loại là 6.10 6 hạt/cm 3 .Dưới tác dung của điện trường e và proton chuyển ngược chiều nhau với năng lượng 12eV.Nếu tiết diện thẳng của mỗi chùm là 2mm 2 thì a) Cường độ dòng điện là bao nhiêu ? b) Mật độ dòng điện là bao nhiêu ? Câu 2 : Tốc độ chuyển động của ion Na + và Cl - trong nước có thể tính theo cơng thức v E µ = , trong đó E là cường độ điện trường , µ có giá trị lần lượt 4,5.10 -8 (V.s) và 6,8.10 -8 (V.s) .Tính điện trở suất của dung dịch NaCl nồng độ 0,1mol/lit ,cho rằng tồn bộ các phân tử NaCl đều phân li thành ion . III) Dòng điện chất điện phân : A) Các bài tốn điện phân có cực dương tan : Câu 1 : Một người muốn phủ lớp Ag dày 0,02mm trên một diện tích 4mm 2 của một chi tiết điện tử .Với dung dịch chứa ion Ag + và dòng điện 2A , người ta phải mất bao lâu để được lớp phủ đó ? Câu 2 : Dùng bình điện phân để mạ Niken một mặt của một hình chữ nhật . Trong 2h ,lớp Niken lớp Niken phủ lên bề mặt vật dày 0,03mm .Tìm mật độ dòng điện trong q trình mạ ? Biết khối lượng riêng của Niken D = 8,9.10 3 kg/m 3 .( Ni có A = 58 g . n =2 ) Câu 3 : Muốn mạ Cu cho hai mặt của một tấm sắt có diện tích mỗi mặt là S = 25cm 2 người ta dùng nó làm catốt của một bình điện phan có anốt bằng Cu và dung dịch là CuSO 4 . Cho dòng điện 5A chạy qua trong thời gian 16phút5s . a) Viết sơ đồ cơ chế điện phân ? b) Tính bề dày lớp Cu bám trên tấm sắt ? Câu 4 : Cho hai bình điện phân mắc nối tiếp .Bình I chứa dung dịch AgNO 3 có anốt làm bằng Ag.Bình II cứa dung dịch Pb(NO 3 ) 2 có anốt bằng Pb .Cho dòng điện một chiều chạy qua hai bình trong 2h ,người ta thấy anốt của bình I giảm mất 1,104g . Lượng hao mòn của anốt của bình II là bao nhiêu ? ( A Pb = 207 ) Câu 5 :Bình điện phân có anốt bằng Cu ,dung dịch CuSO 4 và atốt có diện tích bề mặt là 10cm 2 .Điện trở suất của dung dịch điện phân 0,2 m ρ = Ω và khoảng cách từ anốt đến catốt là 10cm. Hiệu điện thế đặt vào hai cực là 15V. a) Tìm khối lượng Cu bám vào catốt sau 1h ? b) Nếu dịch chuyển catốt ra xa anốt hơn 10cm nữa thì khối lượng Cu bám vào Catốt ứng với thời gian trên là bao nhiêu ? THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Môi Trường -11NC - 3 - Gv : Nguyễn Văn Tươi B) Các bài toán điện phân có liên quan đến số mol , áp suất : Câu 1 : Điện phân dung dịch H 2 SO 4 với điện cực bằng Pt .Cường độ dòng điện qua bình điện phân là 5A .Sau thời gian 1h4phút20s ,thể tích khí Hiđrô thu được ( đktc ) là bao nhiêu ? Câu 2 : Điện phân dung dịch H 2 SO 4 với điện cực bằng Pt .Cường độ dòng điện qua bình điện phân là 5A .Sau thời gian 32phút10s .Tính thể tích khí thu được ở mỗi điện cực ( đktc ) ? Câu 3 :Điện phân một dung dịch muối ăn trong nước ,người ta thu được khí H 2 vào một bình có thể tích V =1lít . Biết áp suất của khí trong bình là P = 1,3at và t = 27 0 C. a) Tìm thể tích khí H 2 sinh ra ở đktc ? b) Công thực hiện bởi dòng điện khi điện phân . Biết U = 50V. Câu 4 :Điện phân dung dịch H 2 SO 4 các điện cực làm bằng Pt trong thời gian 32phút10s với dòng điện 5A. a) Viết sơ đồ cơ chế điện phân ? b) Tìm áp suất thu được tại catốt trong bình có V = 1lít ở nhiệt độ 27 0 C ? Câu 5 : Điện phân dung dịch NaOH với hiệu điện thế đặt vào hai điện cực là U = 10V . a) Xác định các chất giải phóng ở điện cực ? b) Sau một thời gian điện phân người ta thu được khí sinh ra ở catốt là ( 0,5lit , 1,23at ,27 0 C ) .Tính công của dòng điện đã thực hiện trong quá trình điện phân ? C) Các bài toán điện phân với bình điện phân như máy thu ( cực dương trơ ): Câu 1 : Trong khi điện phân dung dịch CuSO 4 với điện cực không phải bằng Cu thì giữa anốt và cactốt xuất hiện một suất điện động E có tác dụng ngược với tác dụng của hiệu điện thế U đặt vào hai điện cực .Tính lượng Cu đã bám vào catốt trong thời gian 1h. Biết U = 6V,(E = 1V ,r = 1 Ω ). Câu 2 :Cho một mạch điện gồm có nguồn điện có suất điệ động E = 4V,r = 0,2 Ω cung cấp dòng điện cho bình điện phân dung dịch CuSO 4 với anốt làm bằng Pt .Biết suất phản điện của bình điện phân là E’ = 2V,r’ = 1,8 Ω .Lượng Cu bám vào catốt là 1,2g.Tính : a) Điện lượng qua bình điện phân ? b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân ? c) Thời gian điện phân ? Câu 3 : Cho mạch như hình vẽ .Biết ( E = 12V,r = 1 Ω ) ; ( E’ ,r’ = 1 Ω ) ; R = 2 Ω a) Điện phân nước .Biết H 2 O bị phân tích : H 2 O + 69kCal -> H 2 + 2 1 2 O .Điện lượng qua bình điện phân là 72450 C .Tìm suất phản điện của bình điệ phân ? b) Tính thể tích khí thu được ở catốt của bình điện phân trong 1h ( đktc) D) Một số dạng khác : Câu 1 : Tính lượng Oxi giải phóng ở anốt khi có điện lượng q = 16C chuyển qua dung dịch H 2 SO 4 hòa tan trong nước .Cho biết khối lượng của 1nguyên tử Oxi là m 1 = 2,6.10 -26 kg . Câu 2 : Trong sự điện phân dung dịch CuSO 4 ta thu được 0,5kg Cu .Hiệu điện thế đặt vào hai điện cực là U =24V .Tính điện năng cần thiết ( ra kWh ) .Biết hiệu suất bình điện phân là 80% . IV) Dòng điện trong các môi trường khác : Câu 1 : Trong mỗi giây có 10 9 hạt mang điện âm và 10 4 hạt mang điện dương đi qua tiết diện thẳng của ống phóng điện .Điện tích của mỗi hạt mang điện là 1,6.10 -9 C .Tính : a) Cường độ dòng điện qua ống ? b) Mật độ dòng điện ,tiết diện thẳng của ống là 1cm 2 . Câu 2 : Khoảng cách giữa hai cực của một đèn điện tử là d = 4mm .Hiệu điện thế giữa hai cực là U =20V ,dòng điện trong mạch là I = 10mA . Tính : a) Lượng electron đến anốt trong mỗi giây ? b) Vận tốc của electron lúc chúng đập vào anốt ? c) Lực tác dụng lên electron trong khoảng không giữa anốt và catôt ? d) Thời gian mà electron chuyển động từ catôt đến anốt ? R THPT Ba Tơ Dòng Điện Trong Các Môi Trường -11NC - 4 - Gv : Nguyễn Văn Tươi V) Các bài toán điện phân theo sơ đồ mạch : Câu 1 : Bình điện phân với dung dịch ZnSO 4 với anốt bằng Zn .Điện phân trong 1h thu được 2,44g Zn ở catốt . Biết R = 4 Ω ; R P = 2 Ω . Tính U AB và U P ? Câu 2 : Bình điện phân dung dịch CuSO 4 với anốt bằng Cu ,điện trở bình điện phân Là R P = 3 Ω , điện trở của đèn R d = 6 Ω . Số chỉ ampe kế là 2A. Tính : a) Số chỉ vôn kế ? b) Công suất tiêu thụ của đèn ? c) Khối lượng của Cu giải phóng ở điện cực trong thời gian 16phút5giây . Câu 3 : Bình điện phân với dung dịch CuSO 4 với anốt bằng Cu ,điện trở bình điện phân là R p . Nguồn ( E = 9V ; r = 1 Ω ) ,hai đèn : Đ 1 ( 4V - 3W ) ; Đ 2 ( 2V – 1,5W ) . Biết rằng dù khóa k đóng hay mở thì hai đèn vẫn sáng bình thường . Tính : a) Khối lượng Cu giải phóng ở điện cực trong thời gian 16phút5giây ? b) Điện trở R p của bình điện phân Câu 4 : Bình điện phân dung dịch CuSO 4 với anốt bằng Cu . Biết : R 1 = R 3 = 45 Ω ; E = 90V ; C = 2 µ F ; Đ ( 10V - 20 3 W ) . Khóa k đóng hay ngắt thì đèn vẫn sáng bình thường . Tính : a) Điện trở của bình điện phân ? b) Lượng Cu giải phóng trong 16phút5giây? c) Ban đầu k ngắt ,tính điện tích của tụ ? d) Sau đó đónh k ,tính cường độ trong bình do tụ điện phóng ra chạy qua k .Biết sau 10 -3 s tụ hết điện. Câu 5 : Có 12 pin loại (1,5V - 1 Ω ) mắc ghép với nhau tạo thành một bộ nguồn cung cấp điện năng cho một bình điện phân có cực dương tan ( dung dịch AgNO 3 ) với điện trở của bình là R p = 2 Ω . a) Tìm cách ghép để cho dòng điện qua bình điện phân là lớn nhất ? b) Tìm khối lượng Ag giải phónẢgtong thời gian 32phút10giây ? Câu 6 : Nguồn ( E = 120V ; r = 5 Ω ) Biết : R 1 = 10 Ω ; R 2 = R p = 20 Ω ; R 3 = 15 Ω R v = ∞ ; C = 0,2 µ F . Bình điện phân dung dịch CuSO 4 với anốt bằng Cu . Tìm số chỉ vôn kế ,điện lượng q và lượng Cu giải phóng sau 32phút 10giây trong hai trường hợp sau : a) k mở b) k đóng. Đa : Câu 7 : Dữ kiện bài 6 ,nếu thay vôn kế trên bằng vôn kế có điện trở R v . Biết rằng khi k ngắt số chỉ vôn kế là 60V . Tìm số chỉ vôn kế và khối lượng Cu giải phóng trong 16phút 5giây khi k đóng ? . công của dòng điện đã thực hiện trong quá trình điện phân ? C) Các bài toán điện phân với bình điện phân như máy thu ( cực dương trơ ): Câu 1 : Trong khi điện phân dung dịch CuSO 4 với điện cực. 0,5kg Cu .Hiệu điện thế đặt vào hai điện cực là U =24V .Tính điện năng cần thiết ( ra kWh ) .Biết hiệu suất bình điện phân là 80% . IV) Dòng điện trong các môi trường khác : Câu 1 : Trong mỗi giây. mang điện âm và 10 4 hạt mang điện dương đi qua tiết diện thẳng của ống phóng điện .Điện tích của mỗi hạt mang điện là 1,6.10 -9 C .Tính : a) Cường độ dòng điện qua ống ? b) Mật độ dòng điện