+ Suất điện động của nguồn điện Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hi[r]
(1)Lop11.2.1 Dòng điện-Nguồn điện I- Lý thuyết Dòng điện + Dòng điện là dòng chuyển động có hướng các điện tích.;Dòng điện kim loại là dòng chuyển động có hướng các electron tự + Qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển động các diện tích dương (ngược với chiều chuyển động các điện tích âm) + Các tác dụng dòng điện : Tác dụng từ, tác dụng nhiệt, tác dụng hoác học, tác dụng học, sinh lí, … + Cường độ dòng điện cho biết mức độ mạnh yếu dòng điện Đo cường độ dòng điện ampe kế Đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A) Cường độ dòng điện Dòng điện không đổi a) Cường độ dòng điện Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu dòng điện Nó xác định thương số điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng vật dẫn khoảng thời gian t và Δq khoảng thời gian đó I = Δt b) Dòng điện không đổi: Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian q Cường độ dòng điện dòng điện không đổi: I = t q I t c).Công thức tính mật độ dòng điện: mà q n e n.l.S.e n.v.t.e.S I i n.e.v S I n.e.v.S ; đó : +S:tiết diện thẳng dây dẫn(m2) +n:mật độ hạt mang điện tự do(hạt/m3) + e:điện tích hạt e ( môi trường khác thì thay e q0 là điện tích hạt mang điện tự do) + v:vận tốc trung bình hạt mang điện(m/s) (tốc độ trôi) + i (A/m2) Nguồn điện + Nguồn điện trì hiệu điện hai cực nó + Lực lạ bên nguồn điện: Là lực mà chất không phải là lực điện Tác dụng lực lạ là tách và chuyển electron ion dương khỏi cực, tạo thành cực âm (thừa nhiều electron) và cực dương (thiếu thừa ít electron) đó trì hiệu điện hai cực nó + Suất điện động nguồn điện Suất điện động nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện và đo thương số công A lực lạ thực dịch chuyển điện tích dương q ngược A chiều điện trường và độ lớn điện tích đó = q + Đơn vị suất điện động hệ SI là vôn (V) Số vôn ghi trên nguồn điện cho biết trị số suất điện động nguồn điện đó Suất điện động nguồn điện có giá trị hiệu điện hai cực nó mạch ngoài hở Mỗi nguồn điện có điện trở gọi là điện trở nguồn điện 4- Pin và acquy a) Pin điện hoá Cấu tạo chung các pin điện hoá là gồm hai cực có chất khác ngâm vào chất điện phân Do tác dụng hoá học (thanh kẻm) thừa electron nên tích điện âm thứ (thanh đồng) thiếu electron nên tích điện dương (2) b) Acquy là nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hoá học thuận nghịch: nó tích trử lượng dạng hoá nạp và giải phóng lượng dạng điện phát điện Có hai loại Acquy chì (ác quy a xít) : Bản cực dương chì điôxit (PbO2) cực âm chì (Pb) Và Acquy kiềm (Acquy cađimi-kền), cực dương làm Ni(OH) 2, còn cực âm làm Cd(OH) ; các cực đó dược nhúng dung dịch kiềm KOH NaOH Thông số kỹ thuật quan trọng là Ampe.giờ (Ah): Dung lượng ác quy (hay pin nạp) là Lượng điện tích (Điện lượng) cần thiết nạp đầy cho ác quy (hay pin nạp) II- Bài tập Dạng 1: Đại cương dòng điện, Ví dụ 1: 1-Trong dây dẫn kim loại có dòng điện không đổi chạy qua là 1,6mA Tính a) Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn 50 giây b) Số lượng electon chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn phút 2- Dòng điện chạy qua bóng đèn hình ti vi thường dùng có cường độ 60µA Số electron tới đập vào màn hình tivi giây là: Hướng dẫn giải q I q I.t 1,6.10 3.50 8.10 (C) t a) Từ b) Điện lượng qua tiết diện thẳng dây dẫn phút 3 2 Q = It Q I.t 1, 6.10 60 9, 6.10 (C) q n e n Số e qua tiết diện thẳng: Từ q 9, 6.10 6.1017 19 e 1, 6.10 (hạt) 5 q 6.10 14 q I q I.t 6.10 (C) q n e n e 1, 6.10 19 3,75.10 t 2; (hạt) Ví dụ Dòng điện không đổi có cường độ 3A ,sau khoảng thời gian có điện lượng 4C chuyển qua tiết diện thẳng Cùng khoảng thời gian đó với dòng điện 4,5A thì điện lượng qua tiết diện đó là Hướng dẫn giải q q q q q I t q I 4,5 6(C) t I I1 I2 I1 Từ Ví dụ Dòng không đổi I=4,8A chạy qua dây kim loại tiết diện thẳng S=1cm2 Tính: a.Số e qua tiết diện thẳng 1s b.Vận tốc trung bình chuyển động định hướng e, biết n=3.1028(hạt/m3) Hướng dẫn giải q I q I.t 4,8(C) t a) q 4,8 q n e n 3.1019 e 1, 6.10 19 + (hạt) q I t b) Từ mà q n e n.l.S.e n.v.t.e.S I 4,8 v 10 (m / s) 0, 01(mm / s) 28 19 4 n.e.S 3.10 1, 6.10 10 I n.e.v.S Ví dụ Khối lượng mol nguyên tử Bạc là 108.10-3 kg/mol Khối lượng riêng Bạc là 10,49.103 kg/m3 Biết nguyên tử Bạc đóng góp electron dẫn a).Tính mật độ electron tự Bạc b) Một dây tải điện đồng, tiết diện là 5mm 2, mang dòng điện 7,5A Tính tốc độ trôi (3) electron dẫn dây dẫn đó Hướng dẫn giải: a) Mật độ electron tự Bạc 108.10-3 kg có 6,02.1023 nguyên tử (1 nguyên tử góp e dẫn); 10,49.10 kg có số nguyên tử và chính là số electron tự chính là Mật độ e tự là (6,02.1023 x 10,49 103 ) n0 = 108.10-3 = 0,5847.1029 (e/m3) b) Tốc độ trôi e: Số e qua tiết diện thẳng s là n = v.S.n0 (v là vận tốc) mà q0 = n e = v.S.n0 e q I I q vSn 0e v t Sn e v.S.n e = 1,6.10-4 m/s Từ đó I= Dạng 2: Nguồn điện, công, công suất nguồn điện Ví dụ a) Suất điện động ác quy là 6V Tính công lực lạ làm dịch chuyển lượng điện tích 0,8C bên nguồn điện từ cực âm đến cực dương b)Công lực lạ làm di chuyển điện tích 4C từ cực âm đến cực dương bên nguồn điện là 24J Suất điện động nguồn là bao nhiêu? Và cường độ dòng điện mạch biết thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 10s Hướng dẫn giải: a) Từ b)Từ A A q 4,8(J) q A 24 6(V) q q I 0, 4(A) t 10 + Ví dụ acquy có suất điện động 6V có dung lượng là 15Ah, coi nó cung cấp dòng điện không đổi 0,5A a) Khi nạp đầy, ác quy đã nhận điện lượng bao nhiêu? b) Acquy này có thể sử dụng thời gian bao lâu phải nạp lại Hướng dẫn giải: a)Dung lượng là lượng điện tích nạp đầy cho ác quy q = I.t = 15.3600 = 54000(C) b) Khi sử dụng, ác quy cung cấp cường độ I/ = 0,5A t/ =q/I/ = 54000/0,5=108000(s) =30(h) Ví dụ Một người dùng sạc điện USB Power Adapter A1385 lấy điện từ mạng điện sinh hoạt để sạc điện cho Smartphone Iphone Plus Thông số kỹ thuật A1385 và pin Iphone Plus mô tả bảng sau: Khi sạc pin cho Iphone từ 0% đến 100% thì tổng dung lượng hao phí và dung lượng mát máy chạy các chương trình là 25% Xem dung lượng nạp và bỏ qua thời gian nhồi pin Thời gian sạc pin từ 0% đến 100% khoảng A 11 phút B 55 phút C 26 phút D 53 phút Hướng dẫn giải: Điện lượng mạng điện cung cấp q = I.t = 1.t (4) 75 75 q1 q t 100 100 Điện lượng cung cấp pin nhận : Dung lượng pin cần cung cấp để pin đầy là q2 = 2,915Ah 75 t 2,915 t 3,890(h) Do q1 = q2 100 = 53phút III- Luyện tập Bài tập Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn khoảng thời gian s là 6,25.10 18 e Khi đó dòng điện qua dây dẫn có cường độ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: q n e 6, 25.1018.1, 6.19 19 I 0,5(A) t t a) Bài tập Một dòng điện không đổi thời gian 10 s có điện lượng 1,6 C chạy qua a Tính cường độ dòng điện đó b Tính số eletron chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn thời gian 10 phút Hướng dẫn giải q 1, I 0,16(A) t 10 a) Từ b) Điện lượng qua tiết diện thẳng dây dẫn 10 phút Q = It Q I.t 0,16.10.60 96(C) q n e n q 96 6.1020 e 1, 6.10 19 Số e qua tiết diện thẳng: Từ (hạt) Bài tập Khối lượng mol nguyên tử đồng là 64.10 -3 kg/mol Khối lượng riêng đồng là 8,9.10 kg/m3 Biết nguyên tử đồng đóng góp electron dẫn Một dây tải điện đồng, tiết diện 10mm2, mang dòng điện 10A Tính tốc độ trôi electron dây dẫn đó? Hướng dẫn giải: Mật độ e là số e 1m3 Cứ 64.10-3 kg có 6,02.1023 nguyên tử (1 nguyên tử góp e dẫn) 1m3 đồng (nặng 8,9 103 kg) có số e là : (6,02.1023 x 8,9 103 )/ 64.10-3 = 8,37.1028 (e/m3) Số e qua tiết diện thẳng s là N = v.S.w (v là vận tốc) Do q = N e = I à I= v.S.w.e à v = I/S.n.e = 7,46.10-5 m/s Bài tập Suất điện động ắcquy là 3V, lực lạ làm di chuyển điện tích từ cực âm đến cực dương đã thực công 6mJ a) Xác định lượng điện tích đó b) Thời gian lượng điện tích trên dịch chuyển 4s, xác định cường độ dòng điện mạch Hướng dẫn giải: a)Từ A A 6.10 q 2.10 (C) q q 2.10 I 0,5.10 (A) 0,5(mA) t b) Từ Bài tập Một pin thiết bị điện có thể cung cấp dòng điện A liên tục thì phải nạp lại a Nếu pin trên sử dụng liên tục chế độ tiết kiệm lượng thì phải nạp lại Tính cường độ dòng điện mà pin này có thể cung cấp? b Tính suất điện động pin này thời gian cung cấp dòng điện A nó sinh công là 72 KJ (5) Hướng dẫn giải: q It 2.1 I q It I1t1 I2 t I2 1 0,5(A) t t a) b) A A 72000 10(V) q It 2.3600 (6)