I/ kiến thức cơ bản
3. Suất điện động nhiệt điện
ξ= α T( T1 - T2) Trong đó: T1 - T2: là hiệu nhiệt độ đầu nóng và lạnh
ξ : là suất điện động nhiệt ( K ) và suất điện động điện ( V ). α T : là hệ số nhiệt điện động ( V/ K ) 4/ Mật độ e tự do n0= v s e I . . = V N (N =n. A m Na. ) (m.=D.V )
Trong đó: n : là hóa trị kim loại.
II/ Bài tập
Bài 1: Một bóng đèn 220 V- 100W khi sáng bình thờng thì nhiệt độ của nó là 20000C xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết rằng nhiệt độ môi trờng là 200C, dây tóc đèn làm bằng vôn fram. ( α = 4,5. 10−3 K−1).
ĐS: R = 484 Ω; R’ = 48 Ω.
Bài 2: Khối lợng mol nguyên tử của đồng là 64.10-3 kg/mol. Khối lợng riêng của đồng là 8,9.103 kg/m3. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng có một e dẫn.
a/ Tính mật độ e tự do trong đồng
b/ Một dây tải điện bằng đồng, tiết diện 10 mm2, mang dòng 10 A. Tính tốc độ trôi của e dẫn trong dây đó. ĐS: a/ no = A D N n. A. = 8,38.101028 m-3 b/ v = S e n I o.. = 7,46.10-5 m/s.
Bài 3: Một dây dẫn bằng đồng, đờng kính tiết diện d = 1 mm, có dòng điện cờng độ I = 2 A chạy qua . Cho biết mật độ e tự do là no = 8,45.1028e/m3, hãy tính vận tốc của các e chuyển động có hớng của chúng.
ĐS: 0,17 m/s
Bài 4: Một dây nhôm có nguyên tử khối là 27 và khối lợng riêng là 2,7 g/cm3, điện trở suất là 3,44.10-8 Ωm. Biết nhôm có hóa trị III và thừa nhận mỗi nguyên tử nhôm giải phóng 3 e tự do, hãy tính mật độ e tự do của nhôm.
ĐS: no = 1,8.1027 (m-3)
Bài 5: Một dây bạch kim ở 200 C có điện trở suất là 10,6.10-8 Ωm. Tính điện trở suất của dây này ở 5000 C. Coi rằng điện trở suất của bạch kim theo nhiệt độ này tăng tỉ lệ với bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở 3,9.10-3 K-1.
Bài 6: Một bóng đèn 220 V – 40 W có dây tóc làm bằng vonfram. Điện trở của dây ở 200C là 122 Ω. Coi rằng điện trở của dây tóc đèn trong khoảng nhiệt độ này tăng tỉ lệ bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện là trở là 4,5.10-3 K-1. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi nó sáng bình thờng.
ĐS: 2001 0C
Bài 7: Một cặp nhiệt điện có điện trở trong r = 0,6 Ω và hệ số suất nhiệt điện động của nó là αT = 65
K V
à đợc nối kín với một miniampe kế hiện số có điện trở nằm trong RA = 10
Ω. Đặt một mối hàn của cặp nhiệt điện này trong không khí ở 200C và nhúng mối hàn thứ hai của nó vào thiếc đang nóng chảy trong cốc sứ. Khi đó miniampe kế chỉ 1,3 mA. Tính suất điện động của cặp nhiệt điện và nhiệt độ nóng chảy của thiếc.
ĐS: 13,78 mV ; 2320C
Bài 8: Tại nhiệt độ t1 = 200C dây tóc bóng đèn bằng vonfram có điện trở R1 = 35,7 Ω. Tính nhiệt độ t2 của dây tóc bóng đèn khi đặt hiệu điện thế U = 125 V vào hai đầu của dây tóc này thì I = 0,35 A. Biết hệ số nhiệt điện trở α = 4,5.10-3 K-1.
ĐS: t2 = 20200C
Bài 9: Một biến trở nối với nguồn điện có hiệu điện thế không đổi và một ampe. Tại nhiệt độ 200C điện trở của biến trở là 100 Ω, của ampe là 20 Ω và dòng là 24 mA. Coi rằng trong khoảng t1 – t2 thì biến trở tỉ lệ bậc nhất theo thời gian, α = 6.10-3 K-1. Tính cờng độ dòng lúc nhiệt độ là 600C.
ĐS: 20 mA
Bài 10: Một cặp nhiệt đồng constantan với 1 mini vôn kế nối thành mạch kín. Nhúng mối hàn thứ nhất vào nớc đá đang tan và mối hàn còn lại vào hơi nớc đang sôi. Mini vôn kế chỉ 4,25 mV. Tính hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt này.
ĐS: 42,5 à
K V