Ta biết dòng điện trong kim loại là dòng các electron chuyển động có hướng. Vậy các electron trong kim loại có đặc điểm gì và nó chi phối tính chất của dòng điện trong kim loại ra sao?
Đó cũng là nội dung chính của bài học hôm nay, mời các em cùng theo dõi nội dung Bài 13: Dòng điện trong kim loại để trả lời cho câu hỏi trên nhé. Chúc các em học tốt !
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại. Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng.
Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào.
Điện trường \(\,\overrightarrow E \) do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện.
Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt.
Vậy, Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường
Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 C
Điện trở suất \(\rho \) của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất :
\(\rho = {\rho _0}\left[ {1{\rm{ }} + \alpha \left( {t{\rm{ }} - {\rm{ }}{t_0}} \right)} \right]\)
Trong đó:
\({\rho _0}\) : là điện trở suất ở nhiệt độ \({t^0}C\) ( thường ở \({20^0}C\))
\(\rho \) : là điện trở suất ở nhiêt độ \({t^0}C\)
\(\alpha \) : Hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K-1 phụ thuộc:
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
Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần \({0^0}K\) , điện trở của kim loại sạch đều rất bé.
Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.
Một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
Trong tương lai dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa
Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, trong mạch có một suất điện động E. E gọi là suất điện động nhiệt điện, và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.
Suất điện động nhiệt điện :
\(E = {a_T}\left( {{T_1}--{\rm{ }}{T_2}} \right)\)
Trong đó:
T1 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)
T2 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
\({{\rm{\alpha }}_{\rm{T}}}\): : hệ số nhiệt điện động (V/K)
Cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.
Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng
Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong hai đầu cặp.
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp.
C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp.
Chọn đáp án C.
Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
A. Điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp.
B. Điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.
C. Điện trở của vật dẫn giảm xuống rất nhỏ khi nhiệt độ của nó đạt giá trị đủ cao.
D. Điện trở của vật dẫn bằng không khi nhiệt độ bằng 0(K).
Chọn đáp án B
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.
Một bóng đèn 220V - 100W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc đèn là 20000C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường là 200C và dây tóc đèn làm bằng vonfram.
Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường (2000°C):
\(R=\frac{U^2}{P}=\frac{220^2}{100}=484\Omega\)
Từ công thức: \(R=R_0\left [ 1+\alpha (t-t_0) \right ]\) ta suy ra điện trở của bóng đèn khi ở nhiệt độ môi trường 200C
\(R_0=\frac{R}{\left [ 1+\alpha (t-t-0) \right ]}\)\(=\frac{484}{\left [ 1+4,5.10^{-3}(2000-20) \right ]}=48,4\Omega\)
Để mắc đường dây tải điện từ điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là \(8 900 kg/m^3\), của nhôm là \(2 700 kg/m^3\).
Vì R không đổi, suy ra:
(l = AB, S là tiết diện dây, p* là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn).
Khối lượng dây:
\(\begin{array}{l}
{m_{Cu}} = {\rm{ }}{p_{Cu}}.{S_{Cu}}.l\\
{m_A}_l = {\rm{ }}{p_{Al}}.{S_{Al}}.l
\end{array}\)
(p là khối lượng riêng của vật liệu làm dây dẫn).
Suy ra: \({m_{Al}} = 490{\rm{ }}kg\)
Qua bài giảng Dòng điện trong kim loại này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Nắm được tính chất điện chung của các kim loại, bản chất của dòng điện trong kim loại thông qua thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại
Hiểu được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì? Hiện tượng nhiệt điện là gì?
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 13 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một bóng đèn 220 V - 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệtđộ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 200C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 . Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệtđiện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 13để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 9 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 13.1 trang 33 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.2 trang 33 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.3 trang 33 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.4 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.5 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.6 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.7 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.8 trang 35 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.9 trang 35 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.10 trang 35 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Một bóng đèn 220 V - 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệtđộ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 200C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 . Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệtđiện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
Dây tóc của bóng đèn 220 V - 200 W khi sáng bình thường ở nhiệt độ 25000 C có điện trởlớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 1000 C. Tìm hệ số nhiệt điện trở và điện trở R0 của dây tóc ở 1000C.
Ở nhiệt độ \({t_{1}} = {25^0}C\) , hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U1 = 20 mV thì cường độdòng điện qua đèn là I1 = 8 mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U2 = 240 V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8 A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường. Biết hệ số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là \(\alpha =4,2.10^{-3}K^{-1}\)
Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
Để mắc đường dây tải điện từ điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là \(8 900 kg/m^3\), của nhôm là \(2 700 kg/m^3\).
Khối lượng mol nguyên tử của đồng là \(64.10^{-3} kg/mol\) . Khối lwọng riêng của đồng là \(8,9.10^{3} kg/m^3\). Biết rằng mỗi nguyên tử đồng đóng góp 1 êlectron dẫn .Tính mật độ êlectron tự do trong đồng
Phát biểu nào là chính xác: Các kim loại đều:
Một mối hàn của cặp nhiệt điện nhúng vào nước đá đang tan, mối hàn kia được nhúng vào hơi nước sôi. Dùng milivôn kế đo được suất nhiệt điện động của cặp nhiệt điện là 4,25 mV. Tính hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện đó.
Cặp nhiệt điện sắt - constantan có hệ số nhiệt điện động là 52 μV/K và điện trở trong r = 0,5 Ω. Nối cặp nhiệt điện này với điện kế G có điện trở trong là 20 Ω. Đặt một mối hàn của cặp nhiệt điện này trong không khí ở 200C và nhúng mối hàn thứ hai vào trong lò điện có nhiệt độ 6200C. Xác định cường độ dòng điện chạy qua điện kế G.
Khi "Khảo sát hiện tượng nhiệt điện", các kết quả đo giá trị suất điện động nhiệt điện E và hiệu nhiệt độ (T1 - T2) tương ứng giữa hai mối hàn của cặp nhiệt điện sắt - constantan được ghi trong bảng số liệu dưới đây :
T1 – T2 (K) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
E (mV) | 0 | 0,52 | 1,05 | 1,56 | 2,07 | 2,62 | 3,10 | 3,64 |
Dựa vào bảng số liệu này, hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của suất điện động nhiệt điện vào hiệu nhiệt độ giữa hai mối hàn của cặp nhiệt điện sắt - constantan được khảo sát ở trên, từ đó xác định hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt này.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của đèn khi thắp sáng (t = 2520oC)
Ta có : R = \(\frac{\text{U}_{\text{d}}^{\text{2}}}{{{\text{P}}_{\text{d}}}}=\frac{\text{22}{{\text{0}}^{\text{2}}}}{\text{100}}=\text{484 }\!\!\Omega\!\!\text{ }\)
-Điện trở của đèn khi không thắp sáng (t0 = 20oC)
Ta có Rt = R0\((\text{1+ }\!\!\alpha\!\!\text{ (t-}{{\text{t}}_{\text{0}}}\text{)})\)
=> R0 = \(\frac{{{\text{R}}_{\text{t}}}}{\text{1}+\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ (t}-{{\text{t}}_{\text{0}}}\text{)}}=\frac{484}{1+4,{{5.10}^{-3}}(2520-20)}=39,5\Omega \)
Vậy : Điện trở của đèn khi thắp sáng là R = 484\(\Omega \) ; khi không thắp sáng là R0 = 39,5\(\Omega \)
-Thắp sáng bình thường ở 2000oC.
-Không thắp sáng ở nhiệt độ 20oC.
Câu trả lời của bạn
-Khi đèn được thắp sáng bình thường ở 2000oC:
R2000 = \(\frac{{{\text{U}}^{\text{2}}}}{\text{P}}\text{ = }\frac{\text{22}{{\text{0}}^{\text{2}}}}{\text{100}}\text{ = 484 }\!\!\Omega\!\!\text{ }\)
-Khi đèn không được thắp sáng ở nhiệt độ 20oC:
R2000 = R20[1 + α(2000 – 20)]
=> R20 = \(\frac{{{\text{R}}_{\text{2000}}}}{\text{1+ }\!\!\alpha\!\!\text{ (2000-20)}}\text{ = }\frac{484}{1+4,{{5.10}^{-3}}(2000-20)}\) = 48,8Ω
Vậy: Điện trở dây tóc của đèn khi được thắp sáng là 484Ω và khi không thắp sáng là 48,8Ω.
A. Chú ý: Có thể sử dụng công thức gần đúng: R20 \(\approx \text{ }{{\text{R}}_{\text{2000}}}\text{ }\!\![\!\!\text{ 1+}\alpha \text{(20-2000) }\!\!]\!\!\text{ = 48,8}\Omega \).
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của đèn ở 25oC và khi sáng bình thường là :
R1 = \(\frac{\text{U}}{{{\text{I}}_{\text{1}}}}\text{ = }\frac{\text{12}}{\text{4,8}}$ = 2,5Ω ; R2 = $\frac{\text{U}}{{{\text{I}}_{\text{2}}}}\text{ = }\frac{\text{12}}{\text{0,4}}\text{ = 30}\Omega \)
-Mặt khác : R2 = R1[1 + α(t2 – t1)] => t2 = t1 + \(\frac{\text{1}}{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}\left( \frac{{{\text{R}}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}}\text{ - 1} \right)\).
=> t2 = 25 + \(\frac{\text{1}}{\text{4,2}\text{.1}{{\text{0}}^{-3}}}\left( \frac{\text{30}}{\text{2,5}}\text{ - 1} \right)\) = 2644oC
Vậy : Nhiệt độ của dây tóc đèn khi sáng bình thường là t2 = 2644oC.
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của đèn khi thắp sáng bình thường là: R = \(\frac{\text{U}_{\text{dm}}^{\text{2}}}{{{\text{P}}_{\text{dm}}}}\text{ = }\frac{{{220}^{2}}}{100}\) = 484Ω.
-Mặt khác: R = R0[1 + α(t – t0)] => R0 = \(\frac{\text{R}}{\text{1 + }\!\!\alpha\!\!\text{ (t - }{{\text{t}}_{\text{0}}}\text{)}}\text{ = }\frac{484}{1+4,{{5.10}^{-3}}(2000-20)}\) = 49Ω.
Vậy: Điện trở của đèn khi không thắp sáng (ở 20oC) là R0 = 49Ω.
Câu trả lời của bạn
Ta có: I1 = \(\frac{\text{U}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\);
I2 = \(\frac{\text{U}}{{{\text{R}}_{\text{2}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\) => I2 = I1\(\frac{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}{{{\text{R}}_{\text{2}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\)
Với: R2 = R1[1 + α(t2 – t1)
=> I2 = I1\(\frac{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{ }\!\![\!\!\text{ 1 + }\!\!\alpha\!\!\text{ }\left( {{\text{t}}_{\text{2}}}\text{-- }{{\text{t}}_{\text{1}}} \right)\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\text{ = 24}\text{.}\frac{100+20}{100[1+{{6.10}^{-3}}(60-20)+20}\) = 20mA.
Vậy: Số chỉ của ampe kế khi biến trở ở nhiệt độ 60oC là I2 = 20mA.
a)Tính số chỉ của milivôn kế khi mắc vào cặp nhiệt điện trên, biết hai mối hàn của chúng được nhúng vào nước ở nhiệt độ 58oC và 98oC.
b)Tính nhiệt độ của đầu nóng biết rằng khi nhúng đầu lạnh vào nước đá đang tan thì số chỉ milivôn kế là 19mV.
Câu trả lời của bạn
a)Số chỉ của milivôn kế
Ta có: e = αT(T1 – T2) = 40(98 – 58) = 1600μV = 1,16mV.
Vậy: Số chỉ milivôn là 1,16mV.
b)Nhiệt độ đầu nóng
Ta có: e = αT(T1 – T2) => T1 = T2 + \(\frac{\text{e}}{{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{T}}}}\text{ = 0 + }\frac{1900}{40}\) = 475oC.
Vậy: Nhiệt độ đầu nóng khi đó là T1 = 475oC.
Câu trả lời của bạn
Ta có: e = αT(T1 – T2) = 65(232 – 65) = 13780μV = 13,78mV.
Vậy: Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện khi đó là e = 13,78mV.
a) Nối tiếp.
b) Song song.
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của hai dây dẫn ở nhiệt độ t: R1 = R01[1+\){{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\)(t1 – t01)]; R2 = R02[1+\({{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{2}}\)(t2 – t02)].
R1 = R01(1+\({{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\)t); R2 = R02(1+\[{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{2}}\]t).
với: t01 = t02 = 0; \({{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\)t, \){{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\)t <<1.
-Gọi R0 là điện trở chung của hai dây dẫn ở 00C; \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }\) là hệ số nhiệt điện trở chung của hai dây dẫn. Điện trở chung của hai dây dẫn ở nhiệt độ t là:
R = R0(1 + \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }\)t) (1)
a)Khi mắc nối tiếp:
R = R1 + R2 = R01(1+\({{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\)t) + R02(1+\){{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\)t)
=> R = (R01 + R02) + (R01\({{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\) + R02\){{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\))t
=> R = (R01 + R02)\(\left[ \text{1}+\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{t} \right]\) (2)
-Từ (1) và (2) suy ra: \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }=\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\).
b)Khi mắc song song:
R = \(\frac{{{\text{R}}_{\text{1}}}{{\text{R}}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{2}}}}=\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{t)}{{\text{R}}_{\text{02}}}\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{t)}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{t)}+{{\text{R}}_{\text{02}}}\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{t)}}\)
=> R = \(\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{R}}_{\text{02}}}\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{t)(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{t)}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}+{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{t}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{t)}}\] = \[\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{R}}_{\text{02}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{.}\frac{\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{t)(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{t)}}{\text{1}+\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{t}}\)
-Với \({{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{,}{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{2}}}<<\text{1}\), ta có các công thức gần đúng:
\(\text{(1}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{)(1}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{)}\approx \text{1}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{; }\frac{\text{1}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{1}}}}{\text{1}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}\approx \text{1}+{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{1}}}-{{\text{ }\!\!\varepsilon\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\)
nên \(\text{(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}\text{t)(1}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{t)}\approx \text{1}+\text{(}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{)t}\)
=> \(\frac{\text{1}+\text{(}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}\text{)t}}{\text{1}+\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{t}}\approx \text{1}+\text{(}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}-\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{)t}\) \)\approx \) 1 + \)\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{t}\)
=> R= \(\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{R}}_{\text{02}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\left[ \text{1}+\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\text{t} \right]\) (3)
-Từ (1) và (3) suy ra: \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }=\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\).
Vậy: Hệ số nhiệt điện trở chung của hai dây khi chúng mắc nối tiếp là \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }=\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\); khi chúng mắc song song là \)\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }=\frac{{{\text{R}}_{\text{01}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{2}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}{{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}_{\text{1}}}}{{{\text{R}}_{\text{01}}}+{{\text{R}}_{\text{02}}}}\).
Câu trả lời của bạn
Chứng minh: σ = n0μe
Ta có: \(\text{I = }\frac{\text{U}}{\text{R}};\text{ R = }\rho \frac{l}{\text{S}}\text{ = }\frac{l}{\sigma \text{S}}\): U = El.
=> I = \(\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ S}\frac{\text{U}}{l}\) = σSE
Mặt khác: I = n0evS → σSE = n0evS.
σE = n0eμE => σ = n0μe (đpcm)
Ý nghĩa của hệ thức: Kim loại sẽ dẫn điện càng tốt khi mật độ electron tự do và độ linh động của electron càng lớn.
Câu trả lời của bạn
Gọi: m là khối lượng kim loại, V là thể tích khối kim loại, D là khối lượng riêng của kim loại.
A là nguyên tử lượng của kim loại, N là số electron tự do chứa trong khối kim loại.
-Mật độ electron tự do trong kim loại: \({{\text{n}}_{\text{0}}}\text{ = }\frac{\text{N}}{\text{V}}\).
-Vì mỗi nguyên tử kim loại giải phóng 3 electron tự do nên: \(\text{N = 3}{{\text{N}}_{\text{A}}}\frac{\text{m}}{\text{A}}\)
Do đó: \({{\text{n}}_{\text{0}}}\text{ = }\frac{\text{3}{{\text{N}}_{\text{A}}}\text{m}}{\text{AV}}\), với \(\text{D = }\frac{\text{m}}{\text{V}}\).
=> \({{\text{n}}_{\text{0}}}\text{ = }\frac{\text{3}{{\text{N}}_{\text{A}}}\text{D}}{\text{A}}\) = \(\frac{\text{3}\text{.6,02}\text{.1}{{\text{0}}^{\text{23}}}\text{.}\frac{\text{2,7}}{\text{1}{{\text{0}}^{\text{-6}}}}}{\text{27}}\text{ = 1,8}\text{.1}{{\text{0}}^{\text{29}}}\)(e/m3).
Vậy: Mật độ electron tự do của nhôm là n0 = 1,8.1029(e/m3).
Câu trả lời của bạn
-Cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = \(\frac{\text{U}}{\text{R}}\text{ = }\frac{\text{10}}{\text{2}}\) = 5A.
-Mặt khác: I = n0eSv => v = \(\frac{\text{I}}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{eS}}\text{ = }\frac{5}{8,{{45.10}^{28}}.1,{{6.10}^{-19}}{{.2.10}^{-6}}}\) = 0,18.10-3(m/s).
Vậy: Tốc độ trung bình của các electron trong chuyển động có hướng trong dây đồng là v = 0,18.10-3(m/s).
(\(\overline{\text{v}}\): vận tốc trung bình của các electron tự do; E: độ lớn cường độ điện trường trong kim loại).
Hãy thiết lập biểu thức của \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ }\) theo các đại lượng sau:
n0: mật độ của electron tự do.
e: điện tích nguyên tố.
l: chiều dài của dây dẫn kim loại.
S: diện tích của tiết diện dây kim loại.
R: điện trở của dây.
Câu trả lời của bạn
Ta có: \(\overline{\text{v}}\text{ = }\!\!\mu\!\!\text{ E = }\!\!\mu\!\!\text{ = }\frac{\overline{\text{v}}}{\text{E}}\).
Xét trong khoảng thời gian \(\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ t}\), các electron tự do truyền qua tiết diện S được chứa trong hình trụ đáy S, đường cao \(\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ S = }\overline{\text{v}}\text{. }\!\!\Delta\!\!\text{ t}\).
-Điện tích truyền qua tiết diện S trong khoảng thời gian \(\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ t}\) là:
\(\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ q = Ne = }{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{Ve = }{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{.S}\overline{\text{v}}\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ t}\text{.e}\)
-Cường độ dòng điện là: \(\text{I = }\frac{\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ q}}{\text{ }\!\!\Delta\!\!\text{ t}}\text{ = }{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{S}\overline{\text{v}}\text{.e}\)
=> \(\overline{\text{v}}\text{ = }\frac{\text{I}}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{Se}}\)
-Độ lưu động: \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ = }\frac{\overline{\text{v}}}{\text{E}}\text{ = }\frac{\text{I}}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{SeE}}\), với \(\text{E = }\frac{\text{U}}{\text{d}}\text{ = }\frac{\text{U}}{l}\), R = \(\frac{\text{U}}{\text{I}}\).
=> \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ = }\frac{\text{I}l}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{SeU}}\text{ = }\frac{l}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{SeR}}\)
Vậy: Biểu thức của \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ = }\frac{l}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{eSR}}\).
Biết điện dẫn suất của bạc σ = 6,8.107(Ω.m)-1; số Avogadro NA = 6,023.1023mol-1; e = 1,6.10-19C, tính độ linh động của electron trong bạc.
Câu trả lời của bạn
Mật độ electron tự do và độ linh động của electron trong bạc
Ta có: n0 = 1,3.\(\frac{{{\text{N}}_{\text{A}}}}{\text{A}}\text{D = 1,3}\text{.}\frac{6,{{023.10}^{23}}}{108}.10,{{5.10}^{6}}\) = 7,6.1028(e/m3).
\(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ = }\frac{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}{{{\text{n}}_{0}}\text{e}}\text{ = }\frac{6,{{8.10}^{7}}}{7,{{6.10}^{28}}.1,{{6.10}^{-19}}}\) = 5,6.10-3(m2/V.s).
Vậy: Mật độ electron tự do trong bạc là n0 = 7,6.1028(e/m3); độ linh động của electron trong bạc là \(\text{ }\!\!\mu\!\!\text{ = }\frac{\text{ }\!\!\sigma\!\!\text{ }}{{{\text{n}}_{0}}\text{e}}\text{ = }\frac{6,{{8.10}^{7}}}{7,{{6.10}^{28}}.1,{{6.10}^{-19}}}\) = 5,6.10-3(m2/V.s).
Câu trả lời của bạn
Ta có: I1 = \(\frac{\text{U}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}$; I2 = $\frac{\text{U}}{{{\text{R}}_{\text{2}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\) => I2 = I1\(\frac{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}{{{\text{R}}_{\text{2}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\).
Với: R2 = R1[1 + α(t2 – t1)
=> I2 = I1\(\frac{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}\text{ }\!\![\!\!\text{ 1 + }\!\!\alpha\!\!\text{ }\left( {{\text{t}}_{\text{2}}}\text{-- }{{\text{t}}_{\text{1}}} \right)\text{+}{{\text{R}}_{\text{A}}}}\text{ = 24}\text{.}\frac{100+20}{100[1+{{6.10}^{-3}}(60-20)+20}\) = 20mA.
Vậy: Số chỉ của ampe kế khi biến trở ở nhiệt độ 60oC là I2 = 20mA.
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của đèn khi thắp sáng (t = 2520oC)
Ta có : R = \(\frac{\text{U}_{\text{d}}^{\text{2}}}{{{\text{P}}_{\text{d}}}}=\frac{\text{22}{{\text{0}}^{\text{2}}}}{\text{100}}=\text{484 }\!\!\Omega\!\!\text{ }\).
-Điện trở của đèn khi không thắp sáng (t0 = 20oC)
Ta có Rt = R0\([\text{1+ }\!\!\alpha\!\!\text{ (t-}{{\text{t}}_{\text{0}}}\text{)}]\)
=> R0 = \(\frac{{{\text{R}}_{\text{t}}}}{\text{1}+\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ (t}-{{\text{t}}_{\text{0}}}\text{)}}=\frac{484}{1+4,{{5.10}^{-3}}(2520-20)}=39,5\Omega \)
Vậy : Điện trở của đèn khi thắp sáng là R = 484\(\Omega \) ; khi không thắp sáng là R0 = 39,5\(\Omega \).
-Thắp sáng bình thường ở 2000oC.
-Không thắp sáng ở nhiệt độ 20oC.
Câu trả lời của bạn
-Khi đèn được thắp sáng bình thường ở 2000oC:
R2000 = \(\frac{{{\text{U}}^{\text{2}}}}{\text{P}}\text{ = }\frac{\text{22}{{\text{0}}^{\text{2}}}}{\text{100}}\text{ = 484 }\!\!\Omega\!\!\text{ }\)
-Khi đèn không được thắp sáng ở nhiệt độ 20oC:
R2000 = R20[1 + α(2000 – 20)]
=> R20 = \(\frac{{{\text{R}}_{\text{2000}}}}{\text{1+ }\!\!\alpha\!\!\text{ (2000-20)}}\text{ = }\frac{484}{1+4,{{5.10}^{-3}}(2000-20)}\) = 48,8Ω
Vậy: Điện trở dây tóc của đèn khi được thắp sáng là 484Ω và khi không thắp sáng là 48,8Ω.
a)Tính mật độ electron trong đồng.
b)Một dây dẫn bằng đồng có tiết diện 15mm2 mang dòng điện I = 20A. Tính tốc độ trung bình của electron trong chuyển động có hướng trong dây đồng.
Câu trả lời của bạn
a)Mật độ electron trong đồng
Ta có: \({{\text{n}}_{0}}\text{ = }\frac{\text{nD}{{\text{N}}_{\text{A}}}}{\text{A}}\text{ = }\frac{2.8,{{9.10}^{3}}.6,{{023.10}^{23}}}{{{64.10}^{-3}}}\) = 1,67.1029/m3.
Vậy: Mật độ electron trong đồng là n0 = 1,67.1029/m3.
b)Tốc độ trung bình của electron trong chuyển động có hướng trong dây đồng
Ta có: I = n0eSv => v = \(\frac{\text{I}}{{{\text{n}}_{\text{0}}}\text{eS}}\text{ = }\frac{20}{1,{{67.10}^{29}}.1,{{6.10}^{-19}}{{.30.10}^{-6}}}\) = 0,25.10-4(m/s).
Vậy: Tốc độ trung bình của electron trong chuyển động có hướng trong dây đồng là v = 0,25.10-4(m/s).
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của đèn khi thắp sáng bình thường là: R = \(\frac{\text{U}_{\text{dm}}^{\text{2}}}{{{\text{P}}_{\text{dm}}}}\text{ = }\frac{{{220}^{2}}}{100}\) = 484Ω.
-Mặt khác: R = R0[1 + α(t – t0)] => R0 = \(\frac{\text{R}}{\text{1 + }\!\!\alpha\!\!\text{ (t - }{{\text{t}}_{\text{0}}}\text{)}}\text{ = }\frac{484}{1+4,{{5.10}^{-3}}(2000-20)}\) = 49Ω.
Vậy: Điện trở của đèn khi không thắp sáng (ở 20oC) là R0 = 49Ω.
Câu trả lời của bạn
-Điện trở của đèn ở 25oC và khi sáng bình thường là :
R1 = \(\frac{\text{U}}{{{\text{I}}_{\text{1}}}}\text{ = }\frac{\text{12}}{\text{4,8}}$ = 2,5Ω ; R2 = $\frac{\text{U}}{{{\text{I}}_{\text{2}}}}\text{ = }\frac{\text{12}}{\text{0,4}}\text{ = 30}\Omega \)
-Mặt khác : R2 = R1[1 + α(t2 – t1)] => t2 = t1 + \(\frac{\text{1}}{\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }}\left( \frac{{{\text{R}}_{\text{2}}}}{{{\text{R}}_{\text{1}}}}\text{ - 1} \right)\)
=> t2 = 25 + \(\frac{\text{1}}{\text{4,2}\text{.1}{{\text{0}}^{-3}}}\left( \frac{\text{30}}{\text{2,5}}\text{ - 1} \right)\) = 2644oC
Vậy : Nhiệt độ của dây tóc đèn khi sáng bình thường là t2 = 2644oC.
Câu trả lời của bạn
Sử dụng công thức: m = \(\frac{1}{F}.\frac{A}{n}\).It
- Chiều dày của lớp mạ được tính: \(d=\frac{V}{S}=\frac{m}{S.D}=\frac{A.I.t}{F.n.S.D}=0,03mm\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *