TỰ ƠN LUYỆN DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƢỜNG CHỦ ĐỀ 1: DỊNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI LÝ THUYẾT CƠ BẢN: I Bản chất dòng điện kim loại Cấu trúc tinh thể kim loại: - Trong kim loại ngun tử electron hóa trị trở thành ion +, ion + liên kế với cách trật tự tạo thành mạng tinh thể - Các êlectron hóa trị tách khỏi ngun tử trở thành êlectron tự (êlectron dẫn) với mật độ khơng đổi Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành hạt tải điện kim loại - Mật độ è tự kim loại lớn nên kim loại dẫn điện tốt Bản chất dòng điện kim loại: - Dòng điện kim loại dòng chuyển dời có hướng êlectrơn tự tác dụng điện trường II Ngun nhân gây điện trở kim loại: - Khi chuyển động có hướng êlectron tự ln bị “cản trở” “va chạm” với chỗ trật tự mạng (dao động nhiệt ion mạng tinh thể kim loại, ngun tử lạ lẫn kim loại, méo mạng tinh thể biến dạng cơ) gây điện trở kim loại III Sự phụ thuộc điện trở suất kim loại theo nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, dao động nhiệt ion + dao động mạnh nên va chạm nhiều hơn, gây cản trở nhiều hơn, với êlectron chuyển động có hướng làm điện trở kim loại tăng Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần theo hàm bậc :  = o[(1 + (t – to)] o: điện trở suất to (oC), thường 20oC ( m ) Hệ số nhiệt điện trở phụ thuộc vào nhiệt đơ, độ chế độ gia cơng vật liệu (K-1) Tuyensinh247.com Điện trở kim loại nhiệt độ thấp tƣợng siêu dẫn IV - Khi nhiệt độ giảm, dao động nhiệt ion dương mạng tinh thể kim loại giảm theo làm cho điện trở giảm - Khi T đến gần 00K, điện trở kim loại nhỏ - Khi nhiệt độ T  TC (nhiệt độ tới hạn) điện trở suất vật dẫn giảm đột ngột xuống gọi vật siêu dẫn * Ứng dụng: Các cuộn dây siêu dẫn dùng để tạo từ trường mạnh, tải điện dây siêu dẫn hao phí điện đường dây khơng V Hiện tƣợng nhiệt điện Cặp nhiệt điện hai dây kim loại khác chất, hai đầu hàn vào Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, T2 khác mạch xuất suất điện động nhiệt điện   T (T1  T2 ) ,  T hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào chất hai loại vật liệu làm cặp nhiệt điện (VK-1) T1, T2 nhiệt độ tuyệt đối đầu nóng, đầu lạnh (K-1) Chú ý: T = 273+t0C * Ứng dụng: Cặp nhiệt điện dùng phổ biến để đo nhiệt độ A BÀI TẬP:  Sự phụ thuộc điện trở kim loại vào nhiệt độ: R   R0  1   (t  t )   R  R0 1   (t  t0 )    R 1  t  R0  t0    Suất điện động nhiệt điện: E  T (T1  T2 ) Tuyensinh247.com Bài 1: Đồng có điện trở suất 200C 1,69.10–8  m có hệ số nhiệt điện trở 4,3.10 – (K –1) a) Tính điện trở suất đồng nhiệt độ tăng lên đến 1400C b) Khi điện trở suất đồng có giá trị 3,1434.10 –  m đồng có nhiệt độ ? Đs: 2,56.10–8  m; 2200C Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Bài 2: Một bóng đèn tròn (220V – 40W) có dây tóc làm kim loại Điện trở dây tóc bóng đèn 200C R0 = 121  Hệ số nhiệt điện trở dây tóc 4,5.10 –3 (K –1) Tính nhiệt độ dây tóc bóng đèn đèn sáng bình thường Đs: 20200C Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Bài 3: nhiệt độ 200C điện trở suất hai kim loại  01 = 10,5.10 –  m  02 = 5.10 –8  = 5,5.10 –3  m; hệ số nhiệt điện trở chúng  = 2,5.10 –3 (K –1) (K –1) Hỏi nhiệt độ điện trở suất chúng ? Giải: ……………………………………………………………………………………… Bài 4: Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động 32,4  V/K đặt khơng khí, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 3300C suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện có giá trị 10,044 mV a) Tính nhiệt độ đầu mối hàn Tuyensinh247.com b) Để suất nhiệt động nhiệt điện có giá trị 5,184mV phải tăng hay giảm nhiệt độ mối hàn nung lượng ? Đs: 200C, 1500C Giải: ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Bài 5: Một mối hàn cặp nhiệt điện có  T = 42  V/K đặt khơng khí t1 = 200C, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ t2 suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện 12,6 mV a) Tính nhiệt độ t2 b) Tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện 5200C Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CHỦ ĐỀ 2: DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN A LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Bản chất dòng điện chất điện phân Dòng điện chất điện phân dòng iơn dương iơn âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược Ion dương chạy phía catốt nên gọi cation Ion âm chạy phía anốt nên gọi anion Các tƣợng diễn điện cực Hiện tƣợng dƣơng cực tan +Khi xảy tượng điện phân, ion tới điện cực trao đổi điện tích với điện cực để trở thành ngun tử hay phân tử trung hòa bám vào điện cực hay bay khỏi dung dịch gây phản ứng hóa học phụ Tuyensinh247.com +Hiện tượng cực dương tan xảy điện phân muối kim loại mà anơt làm kim loại muối +Bình điện phân dương cực tan khơng khác điện trở nên áp dụng đươc định luật Ơm cho đoạn mạch có điện trở Định luật Fa-ra-day  Định luật Fa-ra-day thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình : m = kq Với k đương lượng điện hóa chất giải phóng điện cực  Định luật Fa-ra-day thứ hai Đương lượng điện hóa k ngun tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n ngun tố Hệ số tỉ lệ 1/F, F gọi số Fa-ra-day: k  1A Fn => Khối lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân m 1A It Fn Trong : m : Khối lượng (g); A : Số khối hay khối lượng mol ngun tử I : Cường độ dòng điện (A); t : Thời gian dòng điện chạy qua (s) n : Hóa trị; F = 96500 C/mol: số Faraday Ứng dụng tƣợng điện phân Hiện tượng điện phân áp dụng cơng nghệ luyện kim, hóa chất, mạ điện, đúc điện… B BÀI TẬP: Cơng thức cần nhớ  Cơng thức Faraday : Tuyensinh247.com mFn  I  A  At m It   F n t  mFn  AI  Thể tích vật: V  Sd  Khối lượng vật: m  VD  SdD  d  m SD Chú ý: mm = 10-3 m; cm = 10-2 m; cm2 = 10-4 m2; m = 10-6 m; g = 10-3 kg Bài 1: Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,1mm sau điện phân 1h Diện tích mặt phủ kim loại 60cm2 Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Cho biết Niken có khối lượng riêng D = 8.9.103kg/m3, A = 58 n = ĐS: I = 4,94(A) Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Bài 2: Một nguồn điện gồm 30pin mắc thành nhóm nối tiếp, nhóm có 10pin mắc song song; pin có suất điện động 0,9V điện trở r = 0,6 Một bình điện phân có điện trở R = 205 mắc vào cực nguồn nói Tính khối lượng đồng bám vào catốt bình thời gian 50 phút ĐS: 0,013g Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ: E = 12V r = 0,5 R3 = 6 Đèn có điện trở R2 đèn ghi: 3V – 3W Bình điện phân có điện trở R4 = 4 điện phân dung dịch Tuyensinh247.com E,r + R1 R2 R4 R3 AgNO3 với dương cực tan a) Biết sau điện phân 32 phút 10 giây có 2,592g bạc bám vào âm cực Tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân cơng suất toả nhiệt bình điện phân? (Bạc có A = 108 n = 1) b) Chứng minh đèn sáng mờ so với độ sáng bình thường c) Tìm hiệu điện mạch ngồi d) Tìm R1? Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ : Bộ nguồn gồm dãy , dãy gồm 10 pin giống hệt mắc r = 0,2  R1= 2 bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có điện cực đồng , R2 =  , R3 =  , R4 đèn lọai R2 R1 nối tiếp Mỗi pin có suất điện động e =1,2V điện trở B A R3 R4 (6V - 6W ) a) Tính suất điện động điện trở nguồn b) -Đèn có sáng bình thường khơng ? -Tính khối lượng đồng bám catốt 16 phút giây c) Biết R2 biến trở , cho R2 giảm Hỏi độ sáng đèn thay đổi ? lượng đồng bám vào catốt một thời gian tăng hay giảm Vì sao? Giải: ……………………………………………………………………………………………… Bài 5: Cho E =3V ,r=0,6 R1= 6 Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có dương cực đđồng Ampe kế có điện trở nhỏ I=1A Tính khối lượng đồng thu đựơc catốt 16 phút 5giây điện trở R2 bình điện phân Tuyensinh247.com Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… A Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ: nguồn gồm pin mắc hỗn hợp đối xứng A  bộ,r R1 Suất điện động nguồn  bộ= 20V, điện trở nguồn r B R2 = 2,5  , R1= 30  , R2(AgNo3/Ag) = 10  Ampe kế điện trở khơng đáng kể a) Tính số Ampe kế b) Sau thu 3,2g Ag bám vào điện cực( Cho AAg =108, nAg =1) c) Mỗi pin có suất điện động  =5V, điện trở r= 1,25  Tính tổng số pin Giải: ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………… Bài 7: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Trong nguồn điện có điện trở r = 1 Mạch ngồi có bóng đèn R3 loại(6V- 6W), bình điện phân R2 = 3 loại (CuSO4 – Cu) điện trở R1 = 2 Biết đèn sáng bình thường a) Tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân qua R1 b) Tìm lượng đồng giải phóng Catốt sau 16 phút giây Cho ACu = 64 ; nCu = c) Tìm suất điện động nguồn điện Tuyensinh247.com Giải:……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Bài 8: Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn điện có suất điện động E = 9V; điện trở r = 0,5, mạch ngồi gồm điện trở R1 = 12  ; R2 =  ; R3 = 4; R4 = 1 bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có anốt Ag, tụ điện có điện dung C = 5F Cho AAg = 108 nAg = a) Tìm cường độ dòng điện qua điện trở, điện tích tụ điện khối lượng bạc bám vào catốt bình điện phân sau 32 phút 10 giây b) Từ giá trị R3 câu a, ta tăng R3 khối lượng bạc bám vào catốt sau thời gian thay đổi nào? Giải: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CHỦ ĐỀ 3: DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Chất khí mơi trƣờng cách điện: Chất khí khơng dẫn điện, phân tử khí trung hòa điện Trong chất khí khơng có hạt tải điện Sự dẫn điện chất khí điều kiện thƣờng: a) Sự ion hóa chất khí tác nhân ion hóa _Khi chất khí bị tác nhân ion hóa (đốt nóng đèn ga, chiếu tia lửa điện,…) chất khí xuất hạt tải điện: ion âm, ion dương electron gọi ion hóa chất khí Tuyensinh247.com b) Bản chất dòng điện chất khí Dòng điện chất khí dòng chuyển dời có hướng ion dương theo chiều điện trường ion âm, electron ngược chiều điện trường Các hạt tải điện chất khí bị ion hóa sinh c) Q trình dẫn điện khơng tự lực chất khí Q trình dẫn điện chất khí xảy phải dùng tác nhân ion hóa từ bên ngồi để tạo hạt tải điện gọi q trình dẫn điện khơng tự lực, ngừng tác nhân ion hóa chất khí khơng dẫn điện Q trình dẫn điện khơng tực lực chất khí khơng tn theo định luật Ohm Q trình dẫn điện tự lực chất khí điều kiện để tạo q trình dẫn điện tự lực Q trình dẫn điện chất khí tự trì, khơng cần ta chủ động tạo hạt tải điện, gọi q trình dẫn điện (phóng điện) tự lực Muốn có q trình dẫn điện tự lực hệ gồm chất khí điện cực phải tự tạo hạt tải điện để bù vào số hạt tải điện đến điện cực biến Có bốn cách tạo hạt tải điện chất khí: + Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phân tử khí bị ion hóa + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hóa nhiệt độ thấp + Catốt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm phát xạ nhiệt electron + Catốt khơng bị nóng đỏ bị ion dương có lượng lớn đập vào, làm bật electron khỏi ca tốt trở thành hạt tải điện Tia lửa điện điều kiện tạo tia lửa điện a) Định nghĩa Tia lửa điện q trình phóng điện tự lực chất khí đặt hai điện cực điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành ion dương electron tự Tuyensinh247.com 10 b) Điều kiện tạo tia lửa điện: Phải có điện trường đủ mạnh vào khoảng 3.106 V/m c) Ứng dụng: Tia lửa điện dùng động nổ để đốt hỗn hợp nổ (bugi) Sét tia lửa điện khổng lồ hình thành đám mây mưa mặt đất đám mây tích điện trái dấu Hồ quang điện điều kiện tạo hồ quang điện: a) Định nghĩa Hồ quang điện q trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp đặt hai điện cực có hiệu điện khơng lớn Hồ quang điện kèm theo tỏa nhiệt tỏa sáng mạnh (nhiêt độ lên đến 3500oC) b) Điều kiện tạo hồ quang điện: - Phải làm nóng điện cực để phát xạ nhiệt electron - Điện trường phải mạnh làm ion hóa chất khí c) Ứng dụng hồ quang điện: hàn điện, làm đèn chiếu sáng, nấu chảy kim loại CHỦ ĐỀ 4: DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN p Bá n dẫ n Si Kim loại Si O Si Si Si Si Si Si T Điệ n trởsuấ t củ a kim loại vàbá n dẫ n phụthuộ c c o nhiệ t độ Si Si As Si Si Si Si Si Si e Si Si Si Bo Si Si Si Chất bán dẫn tính chất Chất bán dẫn tiêu biểu gemani silic Tuyensinh247.com 11  Điện trở suất bán dẫn lớn điện trở suất kim loại nhỏ điện trở suất điện mơi  Điện trở suất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ: nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm; nhiệt độ thấp chất bán dẫn có tính chất cách điện điện mơi  Điện trở suất chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất  Điện trở suất chất bán giảm đáng kể bị chiếu sáng bị tác nhân ion hóa khác Hạt tải điện chất bán dẫn Bán dẫn loại n bán dẫn loại p a) Bán dẫn loại n bán dẫn loại p Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện electron lỗ trống b) Bản chất dòng điện bán dẫn: Dòng điện chất bán dẫn dòng electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường dòng lỗ trống chuyển động chiều điện trường c) Tạp chất cho (đơno) tạp chất nhận (axepto) - Bán dẫn chứa đơno (tạp chất cho) loại n, có mật độ electron lớn so với mật độ lỗ trống: hạt tải điện chủ yếu electron - Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) loại p, có mật độ lỗ trống lớn so với mật độ electron: hạt tải điện chủ yếu lỗ trống Lớp chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p-n chỗ tiếp xúc miền mang tính dẫn p miền mang tính dẫn n tạo tinh thể bán dẫn Đi ốt Bán dẫn p n p n Et Sựhình nh lớ p chuyể n tiế ppn Tuyensinh247.com 12 [...]... khi nó bị chiếu sáng hoặc bị tác nhân ion hóa khác 2 Hạt tải điện trong chất bán dẫn Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p a) Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống b) Bản chất dòng điện trong bán dẫn: Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường c)... electron rất lớn so với mật độ lỗ trống: hạt tải điện chủ yếu là electron - Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) là loại p, có mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ electron: hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống 3 Lớp chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn Đi ốt Bán dẫn p n p n Et Sựhình thà nh lớ p chuyể... dùng trong động cơ nổ để đốt các hỗn hợp nổ (bugi) Sét là tia lửa điện khổng lồ hình thành giữa đám mây mưa và mặt đất hoặc giữa các đám mây tích điện trái dấu 4 Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện: a) Định nghĩa Hồ quang điện là q trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế khơng lớn Hồ quang điện có thể kèm theo. .. và tỏa sáng rất mạnh (nhiêt độ lên đến 3500oC) b) Điều kiện tạo ra hồ quang điện: - Phải làm nóng điện cực để phát xạ nhiệt electron - Điện trường phải mạnh làm ion hóa chất khí c) Ứng dụng hồ quang điện: hàn điện, làm đèn chiếu sáng, nấu chảy kim loại CHỦ ĐỀ 4: DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN p Bá n dẫ n Si Kim loại Si O Si Si Si Si Si Si T Điệ n trởsuấ t củ a kim loại vàbá n dẫ n phụthuộ c khá c nhau... T Điệ n trởsuấ t củ a kim loại vàbá n dẫ n phụthuộ c khá c nhau và o nhiệ t độ Si Si As Si Si Si Si Si Si e Si Si Si Bo Si Si Si 1 Chất bán dẫn và tính chất Chất bán dẫn tiêu biểu là gemani và silic Tuyensinh247.com 11  Điện trở suất của bán dẫn lớn hơn điện trở suất của kim loại nhưng nhỏ hơn điện trở suất của điện mơi  Điện trở suất của bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, điện trở... chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p-n là chỗ tiếp xúc của miền mang tính dẫn p và miền mang tính dẫn n được tạo ra trên một tinh thể bán dẫn Đi ốt Bán dẫn p n p n Et Sựhình thà nh lớ p chuyể n tiế ppn Tuyensinh247.com 12