Dòng điện không đổi nguồn điện – Lý thuyết. Dòng điện không đổi. Nguồn điện. 1. Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện. Show
I. Dòng điện Theo các kiến thức đã học ta biết: 1. Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện. 2. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt electron tự do. 3. Chiều của dòng điện được quy ước là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương trong vậy dẫn. Chiều qui ước của dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại ngược chiều với chiều dịch chuyển có hướng của các hạt điện tích trong kim loại đó. 4. Dòng điện chạy trong vật dẫn có thể gây những tác dụng phụ: tác dụng từ, nhiệt, cơ, hóa, sinh… trong đó tác dụng từ là tác dụng đặc trưng nhất. Đối với mỗi tác dụng em h ãy kể tên một dụng cụ chủ yếu dựa vào tác đụng của dòng điện. 5. Trị số của dòng điện cho biết mức độ mạnh hay yếu của dòng điện. Dại lương này được do băng ampe kế và đơn vị ampe(A)/ II. Cường độ dòng điện, dòng điện không đổi. 1. Nếu có một đại lượng điện tích ∆q dịch chuyển qua tiết diện S của dây dẫn trong thời gian ∆t thì cường độ dòng điện là: \(I= \frac{\Delta q}{\Delta t}\) ( 7.1) Vậy cương độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng ∆q và dịch chuyển qua tiết diện thẳng và vật dẫn trong khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó. 2. Dòng điện không đổi: Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian. Thay cho công thức 7.1, cường độ dòng điện khôn g đổi được tính theo công thức: \(I= \frac{ q}{ t}\) (7.2) Trong đó, q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t. 3. Đơn vị của cường độ dòng điện và điện lượng. a) Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe được xác định là: \(1A= \frac{ 1C}{ 1s}\) Ampe là một trong bảy đơn vị cơ bản của hệ SI. b) Đơn vị của điện lượng là Culông (C), được định nghĩa theo đơn vị ampe. 1C = 1 A.s. III. Nguồn điện 1. Điều kiện để có dòng điện. Quảng cáoa) Theo kiến thức đã học ta biết: + Các vật cho dòng điện chạy qua được gọi là vật dẫn. Các hạt mang điện trong các vật dẫn có đặc điểm là có thể dịch chuyển tự do. + Phải có hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch hay giữa hai đầu một bóng đèn để có dòng điện chạy qua chúng. b) Kết luận: Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện. 2. Nguồn điện. Nguồn điện là dụng cụ để duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện. Hiệu điện thế được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa hai cực của nó. Có nghĩa là sự tích điện khác nhau ở các cực của nguồn điện tiếp tục được duy trì. Điều này được thể hiện trong nhiều nguồn điện bằng cách tách các electron ra khỏi cức của nguồn điện. Khi đó có một cực thừa electron gọi là cực âm, một cực còn lại thiều hoặc ít electron được gọi là cực dương. Việc tách đo do các lực bản chất khác với lực điện gọi là lực lạ.  IV. Suất điện động của nguồn điện. 1. Công của nguồn điện Công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn được gọi là công của nguồn điện. Nguồn điện là một nguồn năng lượng vì nó có khả năng thực hiện công khi dịch chuyển các điện tích dương bên trong nguồn điện ngược chiều điện trường hoặc dịch chuyển các điện tích âm bên trong nguồn điện cùng chiều điện trường. 2. Suất điện động của nguồn điện. a) Định nghĩa: Suất điện động ξ của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện vì và được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện dịch chuyển một điện tích q ngược chiều điện trường và độ lớn của điện tích q đó. b) Công thức: ξ=\(\frac{ A}{ q}\) (7.3) c) Đơn vị. Từ định nghĩa và công thức (7.3), ta thấy suất điện động có cùng đơn vị với hiệu điện thế và hiệu điện thế là Vôn (V): 1V= 1J/1C Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó. Như đã biết số vôn này cúng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai đầu của nguôn điện khi mạch hở. Vì vậy, suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch hở. Trong mạch điện kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và cả mạch trong. Như vậy, nguồn điện cũng là một vật dẫn và cũng có điện trở. Điện trờ này được gọi là điện trở trong của nguồn điện. Vì vậy mỗi nguồn điện được đặc trung bằng suất điện động ξ và điện trở trong r của nó. VI. PIN và Acquy (Đọc thêm) Dòng điện trong Kim loại là một phần kiến thức quan trọng của chương trình Hóa học, tuy nhiên đây là một dạng bài khó nhằn với nhiều em học sinh. Hãy cùng VUIHOC tổng hợp lại toàn bộ kiến thức về dòng điện trong kim loại và các dạng bài tập quen thuộc để nắm vững kiến thức hơn nhé!
Các electron tự do có dòng chuyển dời có hướng bị tác động bởi điện trường là dòng điện trong kim loại. Các dòng chuyển dịch mang hướng của các electron tự do ở trong các thanh kim loại khi hai đầu của điện thế có sự chênh lệch nghịch nhau. Các electron di chuyển tự do và va chạm với các icon ở nút mạng cũng như truyền động năng qua chúng. Dây dẫn kim loại sẽ bị gây ra điện trở do sự va chạm này. Nhiệt độ, độ tinh khiết và chế độ gia công của vật liệu đó là nhân tố ảnh hưởng đến điện trở. Điện trở suất của kim loại sẽ giảm theo khi nhiệt độ giảm. Chiều dịch chuyển của các điện tích dương là chiều quy ước của dòng điện. Chiều dịch chuyển các electron tự do sẽ ngược với chiều của dòng điện trong kim loại. 2. Bản chất của dòng điện trong kim loạiTheo lý thuyết dòng điện trong kim loại thì dòng điện bản chất của dòng điện trong kim loại là: - Khi bị mất electron hóa trị, các nguyên tử trở thành các ion dương (+) - Các ion dương tạo thành mạng tinh thể kim loại khi liên kết với nhau một cách có trật tự. - Xung quanh nút mạng, các ion dương dao động nhiệt x. - Với mật độ n không đổi, các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do và chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do. - Dòng điện được tạo ra khi điện trường E → do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường. - Điện trở của kim loại xảy ra do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do. - Hạt tải điện trong kim loại có mật độ rất cao và là các electron tự do nên dẫn nhiệt tốt. ⇒ Dưới tác dụng của điện trường, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do 3. Sự phụ thuộc của điện trở suất trong kim loại3.1. Hiện tượng siêu dẫnKhi nhiệt độ giảm trở suất giảm. Điện trở của kim loại rất bé khi giảm xuống đến gần O độ K. Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ Tc thì đột ngột điện trở sẽ trở về 0 đối với kim loại và hợp kim gọi là siêu dẫn. Sau đây là các ứng dụng:
3.2. Hiện tượng nhiệt điệnHàn hai đầu với nhau nếu dây kim loại khác nhau. Một mối hàn có nhiệt độ thấp. mối còn lại sẽ lên nhiệt độ cao. Ở từng dây không giống nhau, giữa hai đầu nóng và lạnh sẽ sinh ra hiệu điện thế. Suất điện động nhiệt điện là phần ở trong mạch có E và hay còn được coi là suất điện động nhiệt điện. Cặp nhiệt điện là tên gọi của hai dây dẫn này. Theo công thức, suất điện động là: E = aT(T1−−T2)E = aT(T1−−T2) Chú thích T1: Ở đâu có nhiệt độ cao (k) T2: Ở đâu có nhiệt độ thấp (k) αT: Nhiệt điện động He (V/K) 4. Một số ứng dụng của dòng điện trong kim loạiMột số ứng dụng của dòng điện trong môi trường kim loại có thể kể đến như:
5. Cách để tạo ra dòng điệnĐiều kiện để có dòng điện trong kim loại chạy qua là:
6. Một số câu hỏi thường gặp về dòng điện trong kim loại6.1. Điều kiện để có dòng điện trong kim loại là gì?
6.2. Dòng điện trong kim loại không có tác dụng nào?Không thể tạo ra sự tích điện do ở kim loại thì chất dẫn điện mới là thông dụng nhất, khi đó các hạt nhân tích điện dương (+) sẽ không thể dịch chuyển mà electron tích điện âm mới có khả năng di chuyển tự do trong vùng dẫn. Vậy nên electron là các hạt mang điện trong kim loại. 7. Bài tập trắc nghiệm về dòng điện trong kim loạiCâu 1. Điện trở của nó sẽ thế nào khi nhiệt độ của kim loại tăng A. Giảm B. Không đổi C. Tăng D. Tăng lúc đầu sau đó giảm Câu 2. Điện trở suất kim loại khi chiều dài của khối kim loại đồng chất tiết diện đều tăng 2 lần là A. tăng 2 lần B. giảm 2 lần C. giữ nguyên D. tăng 4 lần Câu 3. Điện trở của khối kim loại khi tiết diện, đường kính của khối kim loại đồng chất tăng 2 lần: A. tăng 2 lần B. tăng 4 lần C. giảm 2 lần D. giảm 4 lần Câu 4. Dây dẫn khi có dòng điện chạy qua thì nguyên nhân của hiện tượng tỏa nhiệt là A. Chuyển động có hướng của electron truyền cho ion dương khi va chạm có năng lượng B. Electron khi va chạm được truyền năng lượng dao động của ion dương C. Khi va chạm năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion âm D. Ion âm truyền cho ion dương khi va chạm, do năng lượng của chuyển động có hướng của electron Câu 5. Điện trở của kim loại là do A. Vì sự va chạm của các electron với các ion dương ở nút mạng B. Vì sự va chạm của các ion dương ở các nút mạng với nhau C.Vì các electron va chạm với nhau D. B và C đúng Câu 6. Điện trở suất của thanh kim loại cũng tăng khi nhiệt độ tăng là do A. Các electron tăng lên do chuyển động vì nhiệt tăng lên B. Các electron tăng lên do có các chuyển động vì hướng tăng lên C. Các ion quanh nút mạng tăng lên có biên độ dao động tăng D. Các ion quanh nút mạng giảm đi có biên độ dao động tăng Câu 7. Một cặp nhiệt điện có suất điện động phụ thuộc vào A. Ở một trong hai đầu cặp, nhiệt độ thấp hơn B. Ở một trong hai đầu cặp, nhiệt độ sẽ cao hơn C. Hiệu nhiệt độ giữa hai đầu D. Một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp và bản chất Câu 8. Điện trở của kim loại không chịu ảnh hưởng của A. Nhiệt độ kim loại B. Bản chất kim loại C. Kích thước vật dẫn kim loại D. Hiệu điện thế của vật dẫn kim loại ở hai đầu Câu 9. Hai dây kim loại có pin nhiệt điện A. Có một đầu được nung nóng, hàn với nhau B. Có một đầu được nung nóng, khác nhau hàn với nhau C. Có một đầu được nung nóng, khác nhau hàn hai đầu với nhau D. Có một đầu mối hàn được nung nóng, khác nhau hàn hai đầu với nhau Câu 10. Chọn phát biểu sai A. Electron là hạt tải điện B. Nhiệt độ trong kim loại được giữ nguyên thì kim loại sẽ theo định luật Ôm C. Iôn dương và iôn âm là hạt tải điện trong kim loại D. Tác dụng nhiệt xảy ra khi dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại Câu 11. Điện trở suất của kim loại khi nhiệt độ của nó tăng lên 2 lần là A. Tăng 2 lần B. Giảm 2 lần C. Giữ nguyên D. Tăng lên Câu 12. Chọn phát biểu đúng Với bản chất khác nhau, hai thanh kim loại tiếp xúc với nhau thì A. Xảy ra sự khuếch tán electron từ nơi có nhiều electron hơn sang nơi có ít electron hơn B. Tạo ra sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia C. Xảy ra sự khuếch tán electron từ nơi có mật độ electron lớn sang nơi có mật độ electron nhỏ hơn D. Không có gì xảy ra Câu 13. Các dụng cụ nào là cần thiết để đo sự biến đổi của điện trở A. Đồng hồ đo thời gian và Ôm kế B. Vôn kế, cặp nhiệt độ, ampe kế C. Vôn kế, đồng hồ đo thời gian, cặp nhiệt độ D. Vôn kế, đồng hồ đo thời gian, ampe kế Câu 14. Hạt tại điện ở trong kim loại sẽ có tính chất nào sau A. Ion (+) B. Electron tự do C. Ion (-) D. Ion (+) và electron tự do Câu 15. Lý do kim loại dẫn nhiệt tốt A. Có mật độ electron tự do lớn B. Khoảng cách giữa ion nút mạng to C. Các chất khác có giá trị điện tích chứa trong mỗi electron tự do của kim loại nhỏ hơn D. Do các electron tự do có mật độ lớn Đáp án
|
