Dòng điện trong kim loại vật lý 11

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP HAY VỀ DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI LÝ THUYẾT (1) TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA KIM LOẠI + Kim loại chất dẫn điện tốt, điện trở suất kim loại nhỏ + Dòng điện kim loại tuân theo định luật Ôm : … (1) + Dòng điện chạy qua kim loại gây tác dụng nhiệt + Điện trở suất phụ thuộc nhiệt độ : …(2) (2) BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI + Khi ta đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại hiệu điện thế, chịu tác dụng lực điện trường, electron tự chuyển động có hướng, ngược với chiều điện trường, chuyển động nhiệt hỗn loạn Do đó, có dịch chuyển có hướng hạt tải điện, nghĩa có dòng điện chạy kim loại Dòng điện kim loại dòng chuyển dịch có hướng electron tự ngược chiều điện trường (3) SUẤT NHIỆT ĐIỆN ĐỘNG Hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác giữ hai mối hàn hai nhiệt độ khác tượng nhiệt điện Dòng nhiệt điện tạo suất nhiệt điện động nđ Khi hiệu nhiệt độ T1 – T2 hai mối hàn không lớn, ta có công thức thực nghiệm : = …(3) với hệ số hệ số nhiệt động phụ thuộc vào vật liệu làm cặp kim loại BÀI TẬP MẪU CÂU 1: Dây tóc bóng đèn 220V – 100W chế tạo bạch kim sáng bình thường 25000C, điện trở 250C 40,3 Tính hệ số nhiệt điện trở α ? Coi điện trở suất bạch kim khoảng nhiệt độ tăng tỉ lệ bậc theo nhiệt độ GIẢI Điện trở dây tóc đèn t = 25000 C sáng bình thường : Do điện trở suất bạch kim khoảng nhiệt độ tăng tỉ lệ bậc nên : 484 = 40,3 Vậy hệ số nhiệt điện trở bạch kim CÂU 2: Tính cường độ dòng điện electron quay tròn quanh hạt nhân nguyên tử Hiđrô ? Electron có điện tích e = -1,6.10-19 C, khối lượng m = 9,1.10-31 (kg) bán kính quỹ đạo tròn r = 5,3.10-11(m) GIẢI Lực tĩnh điện đóng vai trò lực hướng tâm : Thay số ta v = 2,19.106 (m/s) Chu kỳ quay êlectrôn : Cường độ dòng điện êlectrôn quay tròn quanh hạt nhân nguyên tử Hiđrô : CÂU 3- Ở nhiệt độ t1 = 250C, hiệu điện hai cực bóng đèn U = 10(mV) cường độ dòng điện chạy qua đèn I1 = 4(mA) Khi sáng bình thường, hiệu điện hai cực đèn U2 = 120(V) cường độ dòng điện chạy qua đèn I = 4(A) Tính nhiệt độ t dây tóc đèn sáng bình thường ? Coi điện trở suất bạch kim khoảng nhiệt độ tỉ lệ bậc theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở GIẢI Điện trở dây tóc bóng đèn t = 250C sáng bình thường nhiệt độ t1 = 250C : Điện trở dây tóc đèn t0 C sáng bình thường : Do điện trở suất bạch kim khoảng nhiệt độ tăng tỉ lệ bậc nên : CÂU 4: Một dòng điện có cường độ đo 1,2.10-4 (A) tồn dây đồng có đường kính 2,5(mm) Cho nguyên tử lượng đồng M = 63.10 -3 (kg/mol), khối lượng riêng D = 9000 (kg/m3) Hãy tính : a) Mật độ dòng ? b) Vận tốc trôi electron ? GIẢI a) Diện tích tiết diện thẳng dây đồng : (m2) Mật độ dòng điện : b) Tính vận tốc trôi trung bình electron ( electron / m3) Mật độ electron tự đồng : (m/s) CÂU 5: Dòng điện chạy qua sợi dây sắt tiết diện S = 0,64 (mm 2) có cường độ I = 24(A) Sắt có nguyên tử lượng A = 56.10-3 (kg/mol), khối lượng riêng D = 7,8.103 (kg/m3) điện trở suất khối lượng m = 9,1.10-31 (kg) Tính : Electron có điện tích –e = - 1,6.10-19 C , a) Mật độ electron n cường độ điện trường E dây sắt ? b) Độ linh động c) Vận tốc trôi trung bình electron ? electron ? GIẢI a) Mật độ dòng điện : (electron / m3) Mật độ electron tự dây sắt : Cường độ điện trường : 3,63 (V/m) b) Độ linh động electron ( m2/ Vs) c) Vận tốc trôi trung bình = 2,93.10-3 (m/s)