Giải bài tập Vật lý 11 Bài 7: Dòng điện không đổi. Nguồn điện
Chương II: DÕNG DIỆN KMÕNG DỒI §7. DÒNG ĐIỆN KHÔNG Đổi - NGUồN ĐIỆN A/ KlỂN THỨC Cơ BẢN Định nghĩa dòng điện: Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương. cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng Aq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian At và khoảng thời gian đó. I = At Dòng điện không đổi: Là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian. Biểu thức cường đệ dòng điện không đổi. q : (C) I = “ với < t: (s) I: (A) Với q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t. Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe (A) Nguồn điện: Là cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện nhằm duy trì dòng điện. Suât diện động của nguồn điện: A:(J) < q : (C) Ì:(V) B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Cp Nêu một ví dụ về một mạch điện trong đó có dòng điện không đổi chạy qua. C2. Đo cường dộ dòng điện bằng đụng cụ gì? Mẩc dụng cụ đó như thế nào vào mạch? c3. Trong thời gian 2s có một điện lượng 1.50C dịch chuyển qua tiết diện thăng của dây tóc một bóng đèn. Tính cường độ dòng điện chạy qua dèn. C4. Dồng điện chạy qua một dây dẫn bằng kim loại có cường độ là 1A. Tính sổ electron dịch chuyến qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong khoảng thời gian ls. C5. Các vật cho dòng điện chạy qua được gọi là các vật gì? Các hạt mang điện trong các vật loại này có đặc điếm gì? Cg. Giữa hai đầu một đoạn mạch hoặc giữa hai đầu bóng đèn phái có điều kiện gì đê có dòng điện chạy qua chúng? C7. Hãy kế tên một sô’ các nguồn điện thường dùng. Cg. Bộ phận nào của mạch điện, ơ hình dưới tạo ra dòng điện chạy trong mạch điện này khi đóng công tắc K? + I , — K -0—1 Bóng đèn Mảnh Mảnh đồng tôn M+ZZH Hình 7.1 Cg. Nếu mắc mạch điện theo sơ đồ hình dưới thì sô chỉ của vón kê và sô' vôn ghi trên nguồn điện có mô'i hên hệ gi? Điều đó cho biết có gì tồn tại giữa hai cực của nguồn điện? C10. Làm thí nghiệm với pin điện hóa tự tạo: cắm hai mảnh kirn loại khác loại (chẳng hạn một mảnh đồng và một mảnh tôn) vào một nửa quả quất hay quả chanh dà được bóp nhũn trước đó và do hiệu điện thế giữa hai mảnh kim loại này (hình bên). Hướng dẩn giải Cj. Lấy một bóng đèn nối vào hai cực của pin như hình 7.1 Đèn sáng thì ta có dòng điện không đổi chạy qua mạch. c2. Dùng Ampe kế để đo cường độ dòng điện. Mắc nối tiếp Ampe kế vào mạch điện. c3. Cường độ dòng điện chạy qua đèn. I = m = 0,75 (A) At 2 c4. I = 1A At = ls Điện lượng chuyển qua dây dẫn Aq = I.At = 1. 1 = 1 (C) Gọi n là số electron chuyển qua dây dẫn Ta có: Aq = n.e => n = — = 1 = 6,25.10ls (electron) e l,6-109 Cg. Các vật cho dòng điện chạy qua gọi là vật dẫn điện. Các hạt mang điện trong vật dẫn điện có thế di chuyến tự do từ điểm này đên điểm khác bên trong vật. c6. Giữa hai đầu một đoạn mạch hoặc giừa hai đầu bóng đèn phải có hiệu điện thế mới có dòng điện chạy qua chúng. c7. Một số các nguồn điện thường dùng là acquy và pin (pin Vônta, pin khô Lơclăngsê). +1, - c8. Trong hình 7.2. Khi đóng công tắc K, bộ phận tạo ra dòng điện chạy trong mạch điện là nguồn điện. Bóng đèn Hình 7.2 c9. Trong hình 7.3. Số chỉ của vón kế và sô' vôn ghi trên nguồn điện giống nhau. Điều đó cho biết có hiệu điện thế tồn tại giữa hai cực của nguồn điện. Hình 7.3 C10. Dùng 1 vón kế để đo hiệu điện thế ta thấy vôn kế chỉ 1 sô đo có giá trị rất nhỏ, đó chính là giá trị suất điện động của pin tự tạo. c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC Khi có đòng điện chạy qua vật dần thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực nào? Bằng những cách nào để biết có dòng điện chạy qua một vật dẫn? Cường độ dòng điện được xác định bằng công thức nào? Bằng cách nào mà các nguồn điện duy trì sự tích điện khác nhau ớ hai cực cúa nguồn điện và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó? Đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lực lạ bên trong nguồn điện? Đại lượng này được xác định như thế nào? Cường độ dòng điện được đo bằng dụng cụ nào sau đây? A. Lực kế B. Công tơ điện c. Nhiệt kế D. Ampe kê. Đo cường độ dòng điện bằng đơn vị nàó sau đây? A. Niutơn (N) B. Ampe (A) c. Jun (J) D. Oat (W). Chọn câu đúng. Pin điện hóa có: hai cực là hai vật dẫn cùng chất. hai cực là hai vật đần khác chất. c. một cực là vật dẫn và cực kia là vật cách điện. D. hai cực đều là các vật cách điện. Hai cực của pin điện hóa được ngâm trong chất điện phân là dung dịch nào sau đày? A. Dung dịch muôi. B. Dung dịch axit. c. Dung dịch bazơ. D. Một trong các dung dịch kế' trên. Trong các pin điện hóa có sự chuyển hóa từ năng lượng nào sau đây thành điện năng? A. Nhiệt năng. B. Thế năng đàn hồi. c. Hóa năng. D. Cơ năng. Suất điện động được đo băng đơn vị nào sau đây? A. Culông (C) B. Vòn (V) c. Héc (Hz) D. Ampe (A). Tại sao có thể’ nói acquy là một pin điện hóa? Acquy hoạt động như thế nào đế có thế sử dụng được nhiều lần? Một điện lượng 6.0mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian 2.0s. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này. Trong khoáng thời gian đóng công tắc đế chạy một tú lạnh thì cường độ dòng điện trung bình đo được là 6A. Khoáng thởi gian đóng công tấc là 0,5s. Tính điện lượng dịch chuyến qua tiết diện thẳng của dãy dẫn nối với động cơ của tú lạnh. Suất điện động của một pin là 1,5V. Tính cóng cùa lực lạ khi dịch chuyến điện tích +2C từ cực âm tới cực dương bên trong nguồn điện. Hướng dẫn giẩi Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì các hạt mang điện tham gia vào chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực điện trường. Dùng Ampe kê mắc nối tiếp với vật dẫn. Sô’ chỉ của Ampe kế sẽ cho biết có dòng điện qua vật dẫn. Công thức xác định cường độ dòng điện: I = —- At Nếu dòng điện không đối thì: I = — Nhờ lực lạ tách các electron khỏi nguyên tử và chuyển các electron hay ion dương ra khỏi mỗi cực của nguồn điện. Khi đó một cực thừa electron là cực âm (có điện thế thấp), cực kia thừa ít hoặc thiếu electron gọi là cực dương (có điện thế cao hơn). Do đó giữa hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế được duy trì. Suất điện động đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lực lạ bên trong nguồn điện. A Suất điện động được tính bằng công thức: A = —. q Acquy là một pin điện hóa vì nó có cấu tạo gồm hai bản cực có bản chất hóa học khác nhau nhúng vào dung dịch axit. Khi suất điện động của acquy giảm xuống tới 1,85V thì người ta phải nạp điện cho acquy để tiếp tục sử dụng. Khi nạp điện cho acquy, người ta dùng một nguồn điện khác để tạo ra dòng điện một chiều đi vào bản cực dương (PbO2) và đi khỏi cực âm của nó (Pb) (hình 7.3). Khi đó, lớp chì sunfat ở hai bản cực mất dần, bản cực dương của acquy biến đổi thành PbO2 và bản cực âm trở thành Pb. Khi quá trình này kết thúc, acquy lại có khả năng phát điện như trước. Cường độ dòng điện qua dây dân: = 3.10’3 (A) 6.10 3 At Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn: Aq = I.At = 6.0,5 = 3 (C) Công của lực lạ khi dịch chuyển điện tích từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện: A = ẵq = 1,5.2 = 3 (J)