+ Định luật Faraday thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phúng ở điện cực của bỡnh điện phõn tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bỡnh đú.
m = kq
Trong đú, k là đương lượng điện hoỏ của chất giải phúng điện cực.
+ Định luật Faraday thứ hai: Đương lượng điện hoỏ k của một nguyờn tố tỉ lệ với đương lượng gam An của nguyờn tố đú. Hệ số tỉ lệ là F1 , trong đú F được gọi là số Faraday.
k= F1 .An
Kết hợp hai định luật Faraday ta thiết lập được cụng thức tớnh khối lượng chất điện phõn giải phúng ở điện cực: m = F1 .An It Lưu ý: + m(kg) = 9,65.107 1 .An It + m(g) = 9,65.104 1 .An It F = 96.500C/mol. 3. Dũng điện trong chất khớ
- Trong điều kiện thường thỡ chất khớ khụng dẫn điện. Chất khớ chỉ dẫn điện khi trong lũng nú cú sự ion húa cỏc phõn tử.
- Dũng điện trong chất khớ là dũng chuyển dời cú hướng của cỏc ion dương, ion õm và cỏc electron do chất khớ bị ion húa sinh ra.
- Khi dựng nguồn điện gõy hiệu điện thế lớn thỡ xuất hiện hiện tượng nhõn hạt tải điện trong lũng chất khớ.
- Quỏ trỡnh phúng điện vẫn tiếp tục được quy trỡ khi khụng cũn tỏc nhõn ion húa chất khớ từ bờn ngồi gọi là quỏ trỡnh phúng điện tự lực.
- Hồ quang điện là quỏ trỡnh phúng điện tự lực hỡnh thành dũng điện qua chất khớ cú thể giữ được nhiệt độ cao của catod để nú phỏt được eletron bằng hiện tượng phỏt xạ nhiệt điện tử.
4. Dũng điện trong chõn khụng
- Diot chõn khụng chỉ cho dũng điện đi qua theo một chiều, nú gọi là đặc tớnh chỉnh lưu.
- Dũng electron được tăng tốc và đổi hướng bằng điện trường và từ trường và nú được ứng dụng ở đốn hỡnh tia catot (CRT).
5. Dũng điện trong chất bỏn dẫn
- Một số chất ở phõn nhúm chớnh nhúm 4 như Si, Ge trong những điều kiện khỏc nhau cú thể dẫn điện hoặc khụng dẫn điện, gọi là bỏn dẫn.
- Bỏn dẫn dẫn điện hằng hai loại hạt tải là electron và lỗ trống.
- Ở bỏn dẫn tinh khiết, mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. Ở bỏn dẫn loại p, mật độ lỗ trống rất lớn hơn mật độ electron. Ở bỏn dẫn loại n, mật độ electron rất lớn hơn mật độ lỗ trống.
- Lớp tiếp xỳc n – p cú đặc điểm cho dũng điện đi theo một chiều từ p sang n. Đõy gọi là đặc tớnh chỉnh lưu. Đặc tớnh này được dựng để chế tạo diot bỏn dẫn.
- Bỏn dẫn cũn được dựng chế tạo transistor cú đặc tớnh khuyếch đại dũng điện.
B . BÀI TỐN VỀ HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN
Phương phỏp: sử dụng cỏc định luật Farađõy về hiện tượng điện phõn * Định luật Farađõy I:
m = kq = k.I.t
Trong đú, k (Kg/C) là đương lượng điện hoỏ của chất giải phúng điện cực. * Định luật Farađõy II:
m = F1 .An It
Trong đú: F = 96500 Kg/C.
m (g) khối lượng giải phúng ở điện cực I (A) cường độ dũng điện qua bỡnh điện phõn t (s) thời g ian dũng điện qua bỡnh điện phõn A: nguyờn tử lượng ( khối lượng mol)
n: húa trị của chất thoỏt ra ở điện cực
Chỳ ý: 1.Khi bài toỏn yờu cầu tỡm cường độ dũng điện qua bỡnh điện phõn thỡ lưu ý: + Nếu bỡnh điện phõn cú hiện tượng dương cực tan thỡ xem như điện trở thuần. + Nếu bỡnh điện phõn khụng cú hiện tượng dương cực tan thỡ xem như là may thu và ỏp dụng định luật ễm trong trường hợp cú mỏy thu.
2. Trong trường hợp chất giải phúng ở điện cực là chất khớ thỡ ta vẫn ỏp dụng cụng thức trờn để tỡm khối lượng của khớ thoỏt ra và từ đú tỡm thể tớch ( ở điều kiện chuẩn 1mol khớ chiếm thế tớch 22400cm3).
C. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Một tấm kim loại được đem mạ niken bằng phương phỏp điện phõn. Biết diện tớch bề mặt kim loại là 40cm2, cường độ dũng điện qua bỡnh là 2A, niken cú khối lượng riờng D = 8,9.103kg/m3, A =58, n=2.
Tớnh chiều dày của lớp niken trờn tấm kinh loại sau khi điện phõn 30 phỳt. Coi niken bỏm đều lờn bề mặt tấm kim loại.
Hướng dẫn:
Sử dụng cụng thức: m = F1 .An It
- Chiều dày của lớp mạ được tớnh: d = . . 0,03 . . . . .
V m A I t mm
Bài 2: Điện phõn dung dịch H2SO4 với cỏc điện cực platin, ta thu được khi hidro và ụxi ở điện cực. Tớnh thể tớch khớ thu được ở mỗi điện cực (ở điều kiện tiờu chuẩn) nếu dũng điện qua bỡnh điện phõn cú cường độ I = 5A và trong thời gian t = 32 phỳt 10 giõy.
Hướng dẫn:
- Khối lượng Hiđrụ thu được ở catot:
m1 = F1 . 1
1
A
n It = 0,1 g.
- Thể tớch Hiđrụ thu được ở catot: V1 = 0,1.22400 1200 3
2 = cm .
- Khối lượng ụxi thu được là:
m2 = F1 . 22 2 A n It = 0,8 g. - Thể tớch ụ xi thu được là: V2 = 0,8 .22400 560 3 32 = cm .
Bài 3: Cho mách ủieọn nhử hỡnh veừ. Trong ủoự boọ nguồn coự 10 nguồn gioỏng nhau moĩi nguồn coự suaỏt ủieọn ủoọng ξ = 4V vaứ ủieọn trụỷ trong r = 0,2Ω maộc thaứnh 2 daừy, moĩi daừy coự 5 nguồn. ẹeứn ẹ coự ghi (6V - 18W). Caực ủieọn trụỷ R1 = 5Ω ; R2 = 2,9Ω ; R3 = 3Ω ; RB = 5Ω vaứ laứ bỡnh ủieọn phãn ủửùng dung dũch Zn(NO3)2 coự cửùc dửụng baống Zn. ẹieọn trụỷ cuỷa dãy noỏi khõng ủaựng keồ. Tớnh :
a) Cửụứng ủoọ doứng ủieọn cháy trong mách chớnh.
b) Lửụùng Zn giaỷi phoựng ra ụỷ cửùc ãm cuỷa bỡnh ãm ủieọn phãn trong thụứi gian 2 giụứ 8 phuựt 40 giãy. Bieỏt Zn coự hoựa trũ 2 vaứ coự nguyẽn tửỷ lửụùng 65.
c) Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủieồm A vaứ M.
Bài 4: Cho mách ủieọn nhử hỡnh veừ. Trong ủoự ủeứn ẹ coự ghi (6V - 6W) ; R1 = 3Ω ; R2 = R4 = 2Ω ; R3 = 6 Ω ; RB = 4Ω vaứ laứ bỡnh ủieọn phãn ủửùng dung dũch CuSO4 coự cửùc dửụng baống ủồng ; boọ nguồn gồm 5 nguồn gioỏng nhau moĩi caựi coự suaỏt ủieọn ủoọng ξ coự ủieọn trụỷ trong r = 0,2Ω maộc noỏi tieỏp. Bieỏt ủeứn ẹ saựng bỡnh thửụứng. Tớnh :
a) Suaỏt ủieọn ủoọng ξ cuỷa moĩi nguồn ủieọn.
b) Lửụùng ủồng giaỷi phoựng ụỷ cửùc ãm cuỷa bỡnh ủieọn phãn sau thụứi gian 32 phuựt 10 giãy. c) Bieỏt ủồng coự hoựa trũ 2 vaứ coự nguyẽn tửỷ lửụùng 64.
d) Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủieồm A vaứ N.
Bài 5: Cho mách ủieọn nhử hỡnh veừ. Trong ủoự boọ nguồn coự 10 nguồn gioỏng nhau, moĩi nguồn coự suaỏt ủieọn ủoọng ξ = 3,6V, ủieọn trụỷ trong r = 0,8Ω maộc thaứnh 2 daừy, moĩi daừy coự 5 nguồn. ẹeứn ẹ coự ghi (6V - 3W). Caực ủieọn trụỷ R1 = 4Ω ; R2 = 3Ω ; R3 = 8Ω ; RB = 2Ω vaứ laứ bỡnh ủieọn phãn ủửùng dung dũch CuSO4 coự cửùc dửụng baống Cu. ẹieọn trụỷ cuỷa dãy noỏi vaứ ampe keỏ khõng ủaựng keồ, cuỷa võn keỏ raỏt lụựn.
b) Tớnh lửụùng Cu giaỷi phoựng ra ụỷ cửùc ãm cuỷa bỡnh ãm ủieọn phãn trong thụứi gian 32 phuựt 10 giãy. Bieỏt Cu coự hoựa trũ 2 vaứ coự nguyẽn tửỷ lửụùng 64.
c) Cho bieỏt ủeứn ẹ coự saựng bỡnh thửụứng khõng ? Tái sao ?
Bài 6: Cho mách ủieọn nhử hỡnh veừ. Nguồn cú coự suaỏt ủieọn ủoọng ξ = 24V, r = 1Ω, điện dung tụ C = 4àFđ. ẹeứn ẹ coự ghi (6V - 6W). Caực ủieọn trụỷ R1 = 6Ω ; R2 = 4Ω ;Rp = 2Ω vaứ laứ bỡnh ủieọn phãn ủửùng dung dũch CuSO4 coự cửùc dửụng baống Cu.
a. Tớnh điện trở tương đương của đoạn mạch.
b. Tớnh lửụùng Cu giaỷi phoựng ra ụỷ cửùc ãm cuỷa bỡnh ãm ủieọn
phãn trong thụứi gian 16 phuựt 5 giãy. Bieỏt Cu coự hoựa trũ 2 vaứ coự nguyẽn tửỷ lửụùng 64. c. Tớnh điện tớch trờn tụ C. E,r B A R1 R2 Đ C Rp M N Maiccơn Farađõy (1791 – 1867)
Chừng nào lồi người cũn cần sử dụng điện, thỡ chừng đú mọi người cũn ghi nhớ cụng lao của Mai cơn Farađõy
BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG I+ II + III.Bài 1: Cho mách ủieọn nhử hỡnh veừ. Trong ủoự boọ nguồn coự 8 nguồn Bài 1: Cho mách ủieọn nhử hỡnh veừ. Trong ủoự boọ nguồn coự 8 nguồn gioỏng nhau, moĩi nguồn coự suaỏt ủieọn ủoọng e = 1,5V, ủieọn trụỷ trong r = 0,5Ω, maộc thaứnh 2 nhaựnh, moĩi nhaựnh coự 4 nguồn maộc noỏi tieỏp. ẹeứn ẹ coự ghi (3V – 3W) ; R1 = R2 = 3Ω ; R3 = 2Ω ; R4 = 1Ω . Tớnh :
a) Cửụứng ủoọ doứng ủieọn cháy trong mách chớnh vaứ qua tửứng ủieọn trụỷ.
b) Hieọu ủieọn theỏ giửừa hai ủieồm M vaứ N.
c) Haừy cho bieỏt ủeứn ẹ coự saựng bỡnh thửụứng hay khõng? Tái sao?
Bài 2: Cho mạch điện như hỡnh vẽ .
E1 = E2 = 12 V ; r1 = r2 = 4Ω ; R1 = 12 Ω ; R2 = 24Ω ; R3 = 8 Ω a)Tớnh Eb và rb của bộ nguồn.
b)Tớnh cường độ dũng điện qua R1.
c)Tớnh cụng suất tiờu thụ của điện trở R3 .
Hướng dẫn a ) E b = E1 = E2 = 12 V r b = = = =2Ω 2 4 2 2 2 1 r r b). ( R1 // R2 ) nt R3 ==> R tđ = 3 2 1 2 1 R R R R R + + = 8 + 8 = 16 Ω A R r E I I tđ b b 3 2 16 2 12 3 12 = + = + = = = = 12 12 12 I R U 3 16 8 3 2 = V R1 // R2 ==> U1 = U2 = U12 44 , 0 12 3 / 16 1 1 = = = R U I A c ) c). P = R3I32 = 8(2/3)2 = 3,56 W Bài 3:
Tại A trong khơng khí đặt điện tích Q = 3.10-4C
a. Tại B cách A 1cm trong khơng khí đặt điện tích q =-5.10-6C. Xác định vectơ lực tác dụng lên điện tích q.
b. Xác định vectơ E tại B. R 3 R 2 E 2 R 1 E1
c. Xác định véc tơ cờng độ điện trờng tại C cách đều A, B khoảng 1cm.
B
ài 4: Cho mạch điện nh hình vẽ
Biết E1=2V; E2=8V; r1= r2= 0,5Ω; R1= 10Ω; R2= 9Ω a. Tính Eb và rb, xác định dịng điện trong mạch và dịng điện qua R1;R2.
b. Tính nhiệt lợng tỏa ra ở điện trở R1;R2 và của mạch ngồi trong 3s.
c. Xác định hiệu điện thế ở hai đầu mạch ngồi và ở mỗi cực của nguồn điện.
d. Xác định cơng suất và hiệu suất của bộ nguồn điện.
Bài 5: Cho mạch điện như hỡnh:
E = 13,5V, r = 1Ω ; R1 = 3Ω ; R3 = R4 = 4Ω.
Bỡnh điện phõn đựng dung dịch CuSO4, anốt bằng đồng, cú điện trở R2 = 4Ω.
Hĩy tớnh :
a) Điện trở tương đương RMN của mạch ngồi, cường độ dũng điện qua nguồn, qua bỡnh điện phõn.
b) Khối lượng đồng thoỏt ra ở catốt sau thời gian t = 3 phỳt 13 giõy. Cho Cu = 64, n =2.
c) Cụng suất của nguồn và cụng suất tiờu thụ ở mạch ngồi.
ĐS : a) RMN = 2Ω ; I = 4,5A ; Ib = 1,5A ; b) m = 0,096g ; c) PE = 60,75W ; PN = 40,5W.
B
ài 6: Cho hai điện tớch điểm Q1 = - 12 Q2 = - 3.10-8C, đặt tại hai điểm A, B trong khụng
khớ caựch nhau một khoảng AB = 6 (cm). Xaực ủũnh cường độ điện trường tổng hợp do hai
điện tớch ủoự gãy ra tái trung ủieồm M cuỷa ủoán thaỳng AB vaứ lửùc taực dúng lẽn ủieọn tớch ủieồm Q3 = 4.10-6C ủaởt tái M.
R2 2 R1 E, r M R3 R4 N • •