LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Dòng điện trong kim loại
- Hạt tải điện là electron tự do với mật độ n = hằng số.
- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
- Điện trở suất của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng:
ρ = ρ0[1 + α(t - t0)]
Trong đó:
ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC (thường ở 20oC)
ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
α là hệ số nhiệt điện trở (K-1)
Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.
- Suất điện động nhiệt điện:
E = αT(T1 - T2)
Trong đó:
T1 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)
T2 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
αT là hệ số nhiệt điện động (V/K)
2. Dòng điện trong chất điện phân
- Chất điện phân là các dung dịch axit, bazơ, muối hoặc các hợp chất này nóng chảy.
- Hạt tải điện là các ion dương và ion âm bị phân li từ phân tử chất điện phân.
- Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường.
- Hiện tượng điện phân là hiện tượng dòng điện tách các hợp chất thành các thành phần hóa học và đưa chúng đến các điện cực.
- Định luật Fa-ra-đây thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện trường chạy qua bình đó: m = k.q
- Định luật Fa-ra-đây thứ hai: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó.
Hệ số tỉ lệ là 1/F, trong đó F gọi là số Fa-ra-đây.
\(k = \frac{1}{F}.\frac{A}{n}\)
- Khối lượng của chất được giải phóng ở điện cực tuân theo định luật Fa-ra-đây:
\(m = \frac{1}{{96500}}.\frac{A}{n}.I.t\)
- Ứng dụng: Điều chế clo, xút, luyện kim (nhôm), mạ điện…
3. Dòng điện trong chất khí
- Chất khí vốn không có hạt tải điện. Các hạt tải điện (electron, ion) được tạo ra nhờ tác nhân ion hóa.
- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các electron và các ion trong điện trường.
- Dẫn điện không tự lực: Biến mất khi không còn tác nhân ion hóa.
- Dẫn điện tự lực: Duy trì được nhờ tự tạo ra hạt tải điện ban đầu và nhân số hạt tải điện ấy lên nhiều lần nhờ dòng điện chạy qua.
- Hồ quang điện: Tự tạo ra electron nhờ phát xạ nhiệt electron từ catot nóng. Nhiệt độ catot được duy trì nhờ dòng điện.
Ứng dụng: làm đèn ống, hàn điện…
- Tia lửa điện: Tự tạo ra electron và ion dương nhờ ion hóa chất khí bằng điện trường mạnh. Xảy ra trong tia sét.
Ứng dụng: làm bugi ô tô, xe máy…
4. Dòng điện trong chân không
- Chân không vốn không có hạt tải điện. Dẫn điện được khi đưa electron vào.
- Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron.
- Điôt chân không có tính chỉnh lưu.
- Tia catot (tia âm cực) là chùm electron bay tự do. Tia catot mang năng lượng cao.
- Tia catot có thể được tạo ra bằng phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp hoặc bằng súng electron.
- Ứng dụng: Làm điôt chân không, ống phóng điện tử, đèn hình…
5. Dòng điện trong chất bán dẫn
- Giá trị của điện trở suất nằm trung gian giữa điện trở suất của kim loại và điện trở suất của điện môi.
- Hạt tải điện trong chất bán dẫn:
+ Là electron nhưng thể hiện dưới hai dạng: electron tự do (tích điện âm) và lỗ trống (tích điện dương).
+ Là do chuyển động nhiệt hoặc các tác nhân ion hóa khác sinh ra.
- Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường.
- Bán dẫn loại n: Chứa tạp chất đôno, mật độ electron rất lớn so với mật độ lỗ trống.
- Bán dẫn loại p: Chứa tạp chất axepto, mật độ lỗ trống rất lớn so với mật độ electon.
- Lớp chuyển tiếp p – n có tính chỉnh lưu, dùng làm điôt bán dẫn.
- Cấu trúc n – p – n với miền p rất mỏng có hiệu ứng tranzito và khả năng khuếch đại dòng điện, được dùng làm tranzito.
II. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1. Bản chất dòng điện trong chất điện phân là
A. dòng ion dương dịch chuyển theo chiều điện trường.
B. dòng ion âm dịch chuyển ngược chiều điện trường.
C. dòng electron dịch chuyển ngược chiều điện trường.
D. dòng ion dương và dòng ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
Câu 2. Bản chất của hiện tượng dương cực tan là
A. cực dương của bình điện phân bị tăng nhiệt độ tới mức nóng chảy.
B. cực dương của bình điện phân bị mài mòn cơ học.
C. cực dương của bình điện phân bị tác dụng hóa học tạo thành chất điện phân và tan vào dung dịch.
D. cực dương của bình điện phân bị bay hơi.
Câu 3. Khi điện phân nóng chảy muối của kim loại kiềm thì
A. cả ion của gốc axit và ion kim loại đều chạy về cực dương.
B. cả ion của gốc axit và ion kim loại đều chạy về cực âm.
C. ion kim loại chạy về cực dương, ion của gốc axit chạy về cực âm.
D. ion kim loại chạy về cực âm, ion của gốc axit chạy về cực dương.
Câu 4: Pin nhiệt điện gồm
A. hai dây kim loại hàn với nhau, có một đầu được nung nóng.
B. hai dây kim loại khác nhau hàn với nhau, có một đầu được nung nóng.
C. hai dây kim loại khác nhau hàn hai đầu với nhau, có một đầu được nung nóng.
D. hai dây kim loại khác nhau hàn hai đầu với nhau, có một đầu mối hàn được nung nóng.
Câu 5: Suất nhiệt điện động phụ thuộc vào
A. Nhiệt độ mối hàn.
B. Độ chênh lệch nhiệt độ mối hàn.
C. Độ chênh lệch nhiệt độ mối hàn và bản chất hai kim loại.
D. Nhiệt độ mối hàn và bản chất hai kim loại.
Câu 6: Điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?
A. Tăng khi nhiệt độ giảm.
B. Tăng khi nhiệt độ tăng.
C. Không đổi theo nhiệt độ.
D. Tăng hay giảm phụ thuộc vào bản chất kim loại
-------------
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Tổng hợp lý thuyết và bài tập chương Dòng điện trong các môi trường môn Vật Lý 11 năm 2020. Để xem thêm nhiều tài liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
