Tài liệu Giao an day them 11

Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản CHỦ ĐỀ 2: GV: Nguyễn Thị Kim Oanh ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Định luật Ôm đối với toàn mạch a. Toàn mạch: là mạch điện kín có sơ đồ như sau: trong đó: nguồn có E và điện trở trong r, RN là điện trở tương đương của mạch ngoài. b. Định luật Ôm đối với toàn mạch I E RN  r - Độ giảm thế trên đoạn mạch: UN = I.RN = E - I.r - Suất điện động của nguồn: E = I.(RN + r). 2. Trường hợp có máy thu điện (ăcquy nạp điện) I + E,r I RN E, r E -Ep R  r  rp Chú ý: + Nguồn điện nếu dòng điện đi ra từ cực dương. + Máy thu điện nếu dòng điện đi vào cực dương. 3. Định luật Ôm tổng quát đối với mạch kín I IEp,rp R  E - E R r r p p B. DẠNG BÀI TẬP Bài toán: Tính toán các đại lượng của dòng điện trong mạch điện kín. Phương pháp: - Dựa vào chiều dòng điện đề cho (hay chọn) để phân biệt nguồn điện và máy thu điện. - Tính điện trở tương đương của mạch ngoài bằng các phương pháp đã biết. - Áp dụng định luật Ôm của mạch kín: I  E -Ep R  r  rp Chú ý: + Nếu tìm được I > 0 thì đó là chiều thực của dòng điện trong mạch. + Nếu I < 0 chì chiều dòng điện trong mạch là chiều ngược lại. + Nếu mạch có tụ điện thì không có dòng điện chạy qua tụ điện. C. BÀI TẬP ÁP DỤNG R2 Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R E = 6V, r = 1  , R1 = 0,8  , R2 = 2  , R3 = 3  . 1 Tính hiệu điện thế hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện chạy qua các điện trở. R3 Hướng dẫn: E,r - Điện trở tương đương mạch ngoài: Rtđ = 2  . - Cường độ dòng điện qua mạch chính I = I1: I E = 2A. Rtd  r - Hiệu điện thế hai đầu R1: U1 = I1.R1 = 1,6 V. - Hiệu điện thế hai đầu R1 và R3: U2 = U3 = U – U1 = 4 – 1,6 = 2,4 V. Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh U 2 - Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = R  1,2 A . 2 U3 - Cường độ dòng điện qua R3: I3 = R = 0,8 A. 3 Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Trong đó: E = 1,2 V, r = 0,1  , R1 = R3 = 2  . R2 = R4 = 4  . Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B. Hướng dẫn: - Điện trở đoạn MN là: RMN = 1,5 V. - Dòng điện qua mạch chính: I = 0,2 A. - Hiệu điện thế giữa M, N : UMN = I.RMN = 0,3A. E,r R1 A R2 M E N R4 R3 U MN - Cường độ dòng điện qua R2: I2 = R  R  0,05 A. 1 2 - Hiệu điện thế giữa A,N: UAN = I2.R2 = 0,2V. - Hiệu điện thế giữa N và B: UNB = I.R4 = 0,88V. - Hiệu điện thế giữa A và B : UAB = UAN + UNB = 1,08 V. Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E = 7,8V, r = 0,4  , R1 = R3 = R3 =3  , R4 = 6  . a.Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và mỗi điện trở. b.Tính hiệu điện thế UMN. Hướng dẫn: A - Điện trở tương đương của mạch: Rtđ = 3,6  . B E,r R1 M R3 B R2 N R 4 - Cường độ dòng điện qua mạch chính: I  R  r = 1,95A. td - Hiệu điện thế hai dầu A và B: UAB = I.RAB = 7,02 V. U AB - Cường độ dòng điện qua R1và R3: I13 = R  1,17 A. 13 U AB - Cường độ dòng điện qua R2 và R4: I= = R  0,78 A. 24 - Hiệu điện thế : U1 = UAM = I1.R1 = 3,51V - Hiệu điện thế : U2 = UAN = I2.R2 = 2,34 V. Vậy: UMN = UMA + UAN = UAN – UAM = -1,17 V. Bài 4: Một nguồn điện được mắc với một biến trở, khi điện trở của biến trở là 14  thì hiệu điện thế giữa hain cực của nguồn điện là 10,5V và khi điện trở của biến trở là 18  thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 10,8V. Tính điện trở trong và suất điện động của bộ nguồn này. Hướng dẫn: - Từ công thức: UN = E - I.r và I  E E  UN  E .r  UN(RN+r) = E .RN. RN  r RN  r - Khi RN = 14   10,5(14+r) = 14E . (1), - Khi RN = 18   10,8 (18+r) = 18E. (2). Giải hệ phương trình ta được r = 2  , thế vào ta được E = 12V. E,r A R2 R1 V Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, bỏ qua các đoạn dây nối, cho biết E = 3V; R1 = 5  , Ra = 0, ampe kế chỉ 0,3A, vôn kế chỉ 1,2V. Tính điện trở trong của nguồn điện. Hướng dẫn: - Ta có: U1 = I.R1 = 1,5 V. - Hiệu điện thế mạh ngoài: UN = U1 + U2 = 2,7V. - Có: UN = E - I.r  r = 1  . Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R2 Biết R2 = 2  ,R3 = 3  . Khi K mở, vôn kế chỉ 6V, R1 R3 Khi K đóng vôn kế chỉ 5,6V và ampe kế chỉ 2A. a. Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện. E,r b. Tính R1 và cường độ dòng điện qua R2 và R3. A K Hướng dẫn: V a. Khi k mở, vôn kế chỉ giá trị của suất điện động của nguồn: Vì UV = E - I.r có I = 0, vậy E = 6V. Khi k đóng, vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu nguồn điện: UV = E - I.r  r = 0,2  . U U V V b. Theo định luật Ôm, ta có: I = R  Rtd  I  2,8 . td  Mặt khác, R1 = Rtđ – R12 = 1,6 . - Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là: U23 = I.R23 = 2,4V. I2  U23  1,2 A. R2 I 3  I  I 2  0,8 A. Gheeooc Ximôn ÔM (1789 – 1854) CHỦ ĐỀ 3: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT E,r R 1. Định luật Ohm chứa nguồn A UAB = -E + I. (R +r) . Đối với nguồn điện, dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương. 2. Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện Ep,r R UAB = E + I. (R +r) . A B B Đối với máy thu, dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm. 3. Công thức định luật Ôm tổng quát cho đoạn mạch chứa nguồn và mày thu. UAB =   E  I.(RAB+r). Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B. + Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A. + Lấy (+  E ) khi A nối với cực dương. + Lấy (-  E ) khi A nối với cực âm. 4. Ghép nguồn điện thành bộ a. Mắc nối tiếp: E1,r1 E2,r2 E ,r 3 3 - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E1 + E2 + E3 +…. + En - Điện trở trong bộ nguồn: rb = r1 + r2 + r3 +…. + rn Eb,rb chú ý: Nếu có n nguồn giống nhau. Eb = nE rb = n.r E1,r1 b. Mắc xung đối: En,rn E2,r2 E2,r2 Eb  E1  E 2 E1,r1 rb  r1  r2 - Nếu E1 > E2 thì E1 là nguồn phát và ngược lại. c. Mắc song song ( các nguồn giống nhau). - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E. - Điện trở trong bộ nguồn: rb = E,r r . n d. Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau). Gọi: m là số nguồn trong một dãy. n là số dãy. - Suất điện động bộ nguồn : Eb =m.E. n E,r E,r E,r E,r * Tổng số nguồn trong bộ nguồn: N = n.m. * Cường độ dòng điện trong mạch sẽ là: E,r E,r NE m.r  nR E,r E,r m.r - Điện trở trong bộ nguồn : rb = . n I= B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 1. Phương pháp giải bài tập định luật Ôm đối với đoạn mạch m n Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh - Xác định chiều dòng điện trong đoạn mạch (hay chọn chiều ). - Xác định điện trở tương đương của đoạn mạch RAB. - Vận dụng định luật Ôm tổng quát đối với đoạn mạch: UAB =   E  I.(RAB+r). Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B. + Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A. + Lấy (+  E ) khi A nối với cực dương. + Lấy (-  E ) khi A nối với cực âm. - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán. 2. Phương pháp giải bài tập về định luật Ôm toàn mạch - Xác định bộ nguồn (mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp) để tìm E b, rb theo các phương pháp đã biết. - Xác định mạch ngoài gồm các điện trở được mắc nối tiếp hay song song để tìm Rtđ theo các phương pháp đã biết. Eb E1,r1 E2,r2 - Vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch: I = R  r . td b - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán. C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Trong đó, E1 = 8V, r1 = 1,2  , E2 = 4V, r2 = 0,4  , R = 28,4  . Hiệu điện thế UAB = 6V. a. Tính cường độ dòng điện trong mạch và chiều của nó. b. Tính hiệu điện thế UAC và UCB. Hướng dẫn: a. Giả sử dòng điện trong mạch có chiều từ A đến B. R C B A - Áp dụng định luật Ôm ta được: UAB = - E1 + E2 + I.(R + r1 + r2) hay I = - Vì I > 0 nên dòng điện trong mạch có chiều tờ A đến B. b. Hiệu điện thế UAC Ta có: UAC = - E1 + r1.I = - 7,6 V. Hiệu điện thế UCB Ta có: UCB = E2 + I.r2 = 13,6 V. Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 0,25  , R1 = 12  , R2 = 1  , R3 = 8  , R4 = 4  . Cường độ dòng điện qua R1 0,24  . a. Tính suất điện động và điện trở trong bộ nguồn. A b. Tính UAB và cường độ dòng điện qua mạch chính. c. Tính R5. Hướng dẫn: R1 R2 ĐS: a. 6 V, 0,5  ; b. 4,8 V, 1,2A; c. 0,5  . Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 1  , R = 6  . R 1 A. 3 R5 R3 B R4 Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản Tính cường độ dòng điện qua mạch chính. ĐS: 0,75A. Bài 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Mỗi nguồn có: E = 2V, r = 0,4  . Các điện trở, R1 = 30  , R2 = 20  , R3 = 10  . Xác định chiều dòng độ lớn dòng điện qua R3. Hướng dẫn: GV: Nguyễn Thị Kim Oanh R1 R2 EAB = E = 2V. rab = 0,2  . A ECD = 3E = 6V rCD = 3r = 1,2A. Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B. Vậy:I = 0,17A. B D E1,r1 Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E1 = 20V, r1 = 4  , E2 = 12V, r2 = 2  . R1 = 2  ,R2 = 3  , C = 5 C . Tính các dòng điện trong mạch và điện tích của tụ C. Hướng dẫn: M E2,r2 R1 R2 - Giả sử dòng điện có chiều như hình vẽ: I1  U NM  E1 E1  U MN  r1 r1 Ta có: I 2  U NM  E2 E2  U MN  r2 r2 I3  R3 C N C U MN R1  R2 Tại M ta có; I3 = I1 + I2. U E1  U E2  U Gọi UMN = U ta có: R  R  r  r 1 2 1 2 Giải phương trình này ta được U = 11,58V. Suy ra : I1 = 2,1A I2 = 0,2A I3 = 2,3A. - Vậy chiều dòng điện là đúng với chiều thật của đã chọn. UR2 = I3.R2 = 6,9V. - Điện tích của tụ C là: Q = C.UR2 = 5. 6,9 = 34,5 C . Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E1 = E2 = E3 = 3V, r1 = r2 = r3 = 1  . E1,rE ,r E ,r 1 2 2 3 3 R1 = R2 = R3 = 5  , R4 = 10  . Tính: a. suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn. b. Hiệu điện thế giữa P và Q. R1 P R2 A B R3 Q R 4 Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh Hướng dẫn: Ta có: E1 nối tiếp E3 và mắc xung đối với E2. Vậy Eb = E1 + E3 – E2 = 9V và dòng điện có chiều như mạch. - Điện trở của bộ nguồn: rb = r1 + r2 + r3 = 3  . - Điện trở tương đương của mạch ngoài: R12 .R34 Rtđ = R  R  6 . 12 34 - Cường độ dòng điện trong mạch chính: Eb I = R  r  1A. td b - Hiệu điện thế giữa A và B. UAB = I.RAB = 6V. I12  U AB  0,6 A R12 U AB I 34  0, 4 A. R34 - Hiệu điện thế giữa P và Q. UPQ = UPA + UAQ = - I12.R1 + I34.R3 = - 1V. CHỦ ĐỀ 4: ĐIỆN NĂNG. CÔNG SUẤT ĐIỆN ĐỊNH LUẬT JUN-LEN- XƠ Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Công và công suất của dòng điện a. Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được tính: A = U.q = U.I.t Trong đó: U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch I (A) cường độ dòng điện qua mạch t (s) thời gian dòng điện chạy qua mạch Chú ý: 1KWh = 3600.000 J. b. Công suất điện - Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó. P= A = U.I t (W) c Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn) Q = R.I2.t 2. Công và công suất của nguồn điện a. Công của nguồn điện - Công của nguồn điện là công của dòng điện chạy trong toàn mạch. Biểu thức: Ang = q. E = E.I.t. b. Công suất của nguồn điện - Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của toàn mạch. Png = A = E.I t 3. Công và công suất của các dụng cụ chỉ tỏa nhiệt U2 .t a. Công: A = U.I.t = RI .t = R U2 b. Công suất : P = U.I = R.I2 = . R 2 4. Hiệu suất nguồn điện H= Aco��ch A  UN RN  E RN  r B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1 : Xác định điện trở để công suất tiêu thụ mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất. 2  E  E2    - Công suất mạch ngoài : P = RN.I2 = RN.  RN  r    RN  r  RN   r    nhỏ nhất. R  Để P = PMax thì  N  R N    r    2.r Theo BĐT Cô-si thì :  RN   R N   r  RN  r Dấu “=” xảy ra khi RN  RN 2     Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản Khi đó: P = PMax = GV: Nguyễn Thị Kim Oanh 2 E 4.r Dạng 2: Bài toán về mạch điện có bóng đèn. - Trên bóng đèn thường ghi HĐT định mức và công suất định mức của bóng đèn. P � - Tính cường độ định mức của đèn: I �  U � - Điện trở định mức của đèn: R�  2 U� P� + Nếu I < IĐ: đèn sáng yếu hơn bình thường (U < UĐ). + Nếu I > IĐ: đèn sáng hơn bình thường (U > UĐ). * Trường hợp để đèn sáng bình thường thì ta thêm giả thuyết: I th��c  I � va� Uth��c  U � C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một nguồn điện có suất điện động E = 6 V, điện trở trong r = 2  , mạch ngoài có điện trở R. a. Tính R để công suất tiêu thụ mạch ngoài là 4W. b. Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất. Tính giá trị đó. Hướng dẫn: 2 a. Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I = R. 4 = R. 62  R  2 2  E2  R  r 2 khi P = 4W thì R = 1  và R = 4  . 2  E  E2    b. Ta có: : P = R.I2 = R.  R  r   r  R   R   r    nhỏ nhất. R  Để P = PMax thì   R    r  Theo BĐT Cô-si thì :  R    2.r R  r  RN  r  2. Dấu “=” xảy ra khi R  R Khi đó: P = PMax = E 2 62 =  4,5 W. 4.r 4.2 Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E = 15V, r = 1  ,, R1 = 2  , R là biến trở. Tìm R để công suất tiêu thụ trên R là cực đại. Tính giá trị cực đại khi đó. Hướng dẫn: 2     E,r R1 R Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh 2 U R R .R E 30 R . 1  Mặt khác: UR = I.RN = R1 .R  r R1  R 3R  2 . R1  R Ta có: PR = 900 R 2  900 Vậy: PR =  3R  2  .R  2  2 2  3 R   R  2    2 6 , dấu « = » xảy ra khi : R 900  37,5W. 2 Vậy : PRMax = 2 6 Theo BĐT Cô-si, ta có :  3 R     2  2 3 R   hay R =  . 3 R   Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E,r Biết. E = 16 V, r = 2  , R1 = 3  , R2 = 9  . Đ1 và Đ2 là 2 đèn giống nhau. Vôn kế chỉ 3V, điện trở E,r Vôn kế rất lớn. a. Tìm điện trở mỗi đèn. b. Hai đèn sáng như thế nào biết công suất định mức Đ1 của mỗi đèn là 6W. c. Thay vôn kế bằng 1 ampe kế có Ra = 0. tính cường Đ2 R1 độ dòng điện qua ampe kế. Hướng dẫn : V a. Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn : Eb = E = 16V và rb = R2 r  1 2 - Cường độ dòng điện qua mạch chính : I Eb  R1  RD12  R2  rb Mặt khác, ta có : I UV RD12 16 R 13  D 2 3  RD  RĐ = 6  . 2 b. Hiệu điện thế định mức của mỗi đèn : Uđm = Pdm .RD  6.6  6V . Mà UV = 3V < Uđm nên đèn sáng mờ hơn. c. Khi thay vôn kế bằng ampe kế thì dòng điện không qua 2 đèn mà chỉ qua ampe kế, số chỉ ampe kế lúc này là : I Eb  1,23 A. R1  R2  rb Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh Bài 4 : Cho mạch điện gồm nguồn có suất điện động E và điện trở trong r = 2  , mạch ngoài gồm điện trở R1 = 9  và R2 = 18  mắc song song, biết công suất của điện trở R1 = 9W. a. Tính cường độ dòng điện qua R2. b. Tính suất điện động E. c. Tính hiệu suất của nguồn. ĐS : a) 0,5A ; b) 12V ; c) 75%. Bài 5 : Một nguồn điện có E = 12V, r = 4  , để thắp sáng bóng đèn (6V – 6W). a. Chứng minh đèn sáng không bình thường. b. Phải mắc thêm Rx vào mạch như thế nào để đèn sáng bình thường. Tìm R x và công suất tỏa nhiệt trên Rx trong mỗi trường hợp tương ứng. Hướng dẫn: P� a. Cường độ định mức của đèn: Iđ = U  1A. � - Điện trở của đèn là: R�  U �2  6 P� - Cường độ dòng điện thức tế qua đèn là: I E 1,2 A. R�  r Vậy: I > Iđ nên đèn sáng không bình thường. b. Có 2 cách mắc: * Khi Rx mắc nối tiếp vào mạch E Ta có: I = R  R  r  I �  1A  Rx  2 � x - Công suất trên Rx là: Px = I2.Rx = 2W. * Khi Rx mắc song song vào mạch Ta có: để đèn sáng bình thường thì Uđ = U = 6V - Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = U E U  1,5 A  I x  1,5  1  0,5 A. r Khi đó: Rx = I  12 . x 2 Công suất trên Rx là: Px = Ix . Rx = 0,52.12 = 3W. Bài 6 : Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ : Biết, E = 6V, r = 2  , R1 = 6  , R2 = 12  , R3 = 4  . a. Tính cường độ dòng điện chạy qua R1. b. Tính công suất tiêu thụ điện năng trên R3. R2 c. Tính công của nguồn sản ra trong 5 phút. R3 Hướng dẫn: R1 a. Điện trở tương đương của mạch ngoài là: R = 8  . - Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = 0,6A. - Cường độ dòng điện chạy qua R1 là: I1 = 0,4A. E,r b. Công suất tiêu thụ điện năng trên R3 là: P3 = 1,44W. c.Công của nguồn điện sản ra ttrong 5 phút: A = 1080 J. Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản CHƯƠNG III: GV: Nguyễn Thị Kim Oanh DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.Dòng điện trong kim loại - Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường. - Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]. Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh -1 α: hệ số nhiệt điện trở (K ). ρ0 : điện trở suất của vật liệu tại nhiệt độ t0. - Suất điện động của cặp nhiệt điện: E = αT(T1 – T2). Trong đó T1 – T2 là hiệu nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh; α T là hệ số nhiệt điện động. - Hiện tượng siêu dẫn: Là hiện tượng điện trở suất của vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0 khi khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giá trị T c nhất định. Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu. 2. Dòng điện trong chất điện phân - Trong dung dịch, các axit, ba zơ, muối bị phân li thành ion. - Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường theo hai hướng ngược nhau. - Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan. - Các định luật Faraday: (chỉ đúng trong trường hợp điện phân dương cực tan). + Định luật Faraday thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó. m = kq Trong đó, k là đương lượng điện hoá của chất giải phóng điện cực. + Định luật Faraday thứ hai: Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là k= 1 F , trong đó F được gọi là số Faraday. 1 A . F n Kết hợp hai định luật Faraday ta thiết lập được công thức tính khối lượng chất điện phân giải phóng ở điện cực: Lưu ý: 1 A . It F n 1 A + m(kg) = 9,65.10 7 . n It 1 A + m(g) = 9,65.10 4 . n It m= F = 96.500C/mol. 3. Dòng điện trong chất khí - Trong điều kiện thường thì chất khí không dẫn điện. Chất khí chỉ dẫn điện khi trong lòng nó có sự ion hóa các phân tử. - Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và các electron do chất khí bị ion hóa sinh ra. - Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện thế lớn thì xuất hiện hiện tượng nhân hạt tải điện trong lòng chất khí. - Quá trình phóng điện vẫn tiếp tục được quy trì khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài gọi là quá trình phóng điện tự lực. - Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catod để nó phát được eletron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử. 4. Dòng điện trong chân không - Là dòng chuyển động ngược chiều điện trường của các electron bứt ra từ điện cực. Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh - Diot chân không chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều, nó gọi là đặc tính chỉnh lưu. - Dòng electron được tăng tốc và đổi hướng bằng điện trường và từ trường và nó được ứng dụng ở đèn hình tia catot (CRT). 5. Dòng điện trong chất bán dẫn - Một số chất ở phân nhóm chính nhóm 4 như Si, Ge trong những điều kiện khác nhau có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện, gọi là bán dẫn. - Bán dẫn dẫn điện hằng hai loại hạt tải là electron và lỗ trống. - Ở bán dẫn tinh khiết, mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. Ở bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống rất lớn hơn mật độ electron. Ở bán dẫn loại n, mật độ electron rất lớn hơn mật độ lỗ trống. - Lớp tiếp xúc n – p có đặc điểm cho dòng điện đi theo một chiều từ p sang n. Đây gọi là đặc tính chỉnh lưu. Đặc tính này được dùng để chế tạo diot bán dẫn. - Bán dẫn còn được dùng chế tạo transistor có đặc tính khuyếch đại dòng điện. B . BÀI TOÁN VỀ HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Phương pháp: sử dụng các định luật Farađây về hiện tượng điện phân * Định luật Farađây I: m = kq = k.I.t Trong đó, k (Kg/C) là đương lượng điện hoá của chất giải phóng điện cực. * Định luật Farađây II: m= 1 A . F n It Trong đó: F = 96500 Kg/C. m (g) khối lượng giải phóng ở điện cực I (A) cường độ dòng điện qua bình điện phân t (s) thời g ian dòng điện qua bình điện phân A: nguyên tử lượng ( khối lượng mol) n: hóa trị của chất thoát ra ở điện cực Chú ý: 1.Khi bài toán yêu cầu tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân thì lưu ý: + Nếu bình điện phân có hiện tượng dương cực tan thì xem như điện trở thuần. + Nếu bình điện phân không có hiện tượng dương cực tan thì xem như là may thu và áp dụng định luật Ôm trong trường hợp có máy thu. 2. Trong trường hợp chất giải phóng ở điện cực là chất khí thì ta vẫn áp dụng công thức trên để tìm khối lượng của khí thoát ra và từ đó tìm thể tích ( ở điều kiện chuẩn 1mol khí chiếm thế tích 22400cm3). C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một tấm kim loại được đem mạ niken bằng phương pháp điện phân. Biết diện tích bề mặt kim loại là 40cm2, cường độ dòng điện qua bình là 2A, niken có khối lượng riêng D = 8,9.103kg/m3, A =58, n=2. Tính chiều dày của lớp niken trên tấm kinh loại sau khi điện phân 30 phút. Coi niken bám đều lên bề mặt tấm kim loại. Hướng dẫn: Sử dụng công thức: m = - Chiều dày của lớp mạ được tính: d = 1 A . F n It V m A.I .t    0,03mm. S S.D F.n.S.D Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh Bài 2: Điện phân dung dịch H2SO4 với các điện cực platin, ta thu được khi hidro và ôxi ở điện cực. Tính thể tích khí thu được ở mỗi điện cực (ở điều kiện tiêu chuẩn) nếu dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 5A và trong thời gian t = 32 phút 10 giây. Hướng dẫn: - Khối lượng Hiđrô thu được ở catot: m1 = 1 F A1 . n It = 0,1 g. 1 - Thể tích Hiđrô thu được ở catot: V1 = 0,1 .22400  1200 cm 3 . 2 - Khối lượng ôxi thu được là: m2 = 1 F A2 . n It = 0,8 g. 2 - Thể tích ô xi thu được là: V2 = 0,8 .22400  560 cm 3 . 32 Bài 3: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù boä nguoàn coù 10 nguoàn gioáng nhau moãi nguoàn coù suaát ñieän ñoäng  = 4V vaø ñieän trôû trong r = 0,2 maéc thaønh 2 daõy, moãi daõy coù 5 nguoàn. Ñeøn Ñ coù ghi (6V - 18W). Caùc ñieän trôû R1 = 5 ; R2 = 2,9 ; R3 = 3 ; RB = 5 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch Zn(NO3)2 coù cöïc döông baèng Zn. Ñieän trôû cuûa daây noái khoâng ñaùng keå. Tính : a) Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong maïch chính. b) Löôïng Zn giaûi phoùng ra ôû cöïc aâm cuûa bình aâm ñieän phaân trong thôøi gian 2 giôø 8 phuùt 40 giaây. Bieát Zn coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 65. c) Hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm A vaø M. Bài 4: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù ñeøn Ñ coù ghi (6V - 6W) ; R1 = 3 ; R2 = R4 = 2 ; R3 = 6  ; RB = 4 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch CuSO 4 coù cöïc döông baèng ñoàng ; boä nguoàn goàm 5 nguoàn gioáng nhau moãi caùi coù suaát ñieän ñoäng  coù ñieän trôû trong r = 0,2 maéc noái tieáp. Bieát ñeøn Ñ saùng bình thöôøng. Tính : a) Suaát ñieän ñoäng  cuûa moãi nguoàn ñieän. b) Löôïng ñoàng giaûi phoùng ôû cöïc aâm cuûa bình ñieän phaân sau thôøi gian 32 phuùt 10 giaây. c) Bieát ñoàng coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 64. d) Hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm A vaø N. Bài 5: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù boä nguoàn coù 10 nguoàn gioáng nhau, moãi nguoàn coù suaát ñieän ñoäng  = 3,6V, ñieän trôû trong r = 0,8 maéc thaønh 2 daõy, moãi daõy coù 5 nguoàn. Ñeøn Ñ coù ghi (6V - 3W). Caùc ñieän trôû R 1 = 4 ; R2 = 3 ; R3 = 8 ; RB = 2 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch CuSO 4 coù cöïc döông baèng Cu. Ñieän trôû cuûa daây noái vaø ampe keá khoâng ñaùng keå, cuûa voân keá raát lôùn. Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh a) Xaùc ñònh soá chæ cuûa ampe keá vaø voân keá. b) Tính löôïng Cu giaûi phoùng ra ôû cöïc aâm cuûa bình aâm ñieän phaân trong thôøi gian 32 phuùt 10 giaây. Bieát Cu coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân E,r töû löôïng 64. c) Cho bieát ñeøn Ñ coù saùng bình thöôøng khoâng ? Taïi sao ? Bài 6: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Nguồn có coù suaát ñieän ñoäng  = 24V, r = 1, điện dung tụ C = 4  F đ. C M Đ Ñeøn Ñ coù ghi (6V - 6W). Caùc ñieän trôû R1 = 6 ; R2 = 4 ;Rp = 2 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung R Rp 1 A R2 B dòch CuSO4 coù cöïc döông baèng Cu. a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. N b. Tính löôïng Cu giaûi phoùng ra ôû cöïc aâm cuûa bình aâm ñieän phaân trong thôøi gian 16 phuùt 5 giaây. Bieát Cu coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 64. c. Tính điện tích trên tụ C. Maiccơn Farađây (1791 – 1867) Chừng nào loài người còn cần sử dụng điện, thì chừng đó mọi người còn ghi nhớ công lao của Mai cơn Farađây Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG I+ II + III. Bài 1: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù boä nguoàn coù 8 nguoàn gioáng nhau, moãi nguoàn coù suaát ñieän ñoäng e = 1,5V, ñieän trôû trong r = 0,5, maéc thaønh 2 nhaùnh, moãi nhaùnh coù 4 nguoàn maéc noái tieáp. Ñeøn Ñ coù ghi (3V – 3W) ; R1 = R2 = 3 ; R3 = 2 ; R4 = 1 . Tính : a) Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong maïch chính vaø qua töøng ñieän trôû. b) Hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm M vaø N. c) Haõy cho bieát ñeøn Ñ coù saùng bình thöôøng hay khoâng? Taïi sao? Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ . E1 E2 R3 R1 R2 E1 = E2 = 12 V ; r1 = r2 = 4Ω ; R1 = 12 Ω ; R2 = 24Ω ; R3 = 8 Ω a)Tính Eb và rb của bộ nguồn. b)Tính cường độ dòng điện qua R1. c)Tính công suất tiêu thụ của điện trở R3 . Hướng dẫn a ) E b = E1 = E2 = 12 V r 2 rb= 1  r2 4   2 2 2 RR 1 2 b). ( R1 // R2 ) nt R3 ==> R tđ = R  R  R3 = 8 + 8 = 16 Ω 1 2 Eb 12 2   A rb  Rtđ 2  16 3 2 16 V  I 12 R12  8  3 3 I 12  I 3  U 12 R1 // R2 ==> U1 = U2 = U12 I1  U 1 16 / 3   0,44 R 12 A c) c). P = R3I3 = 8(2/3)2 = 3,56 W 2 Bài 3: T¹i A trong kh«ng khÝ ®Æt ®iÖn tÝch Q = 3.10-4C a. T¹i B c¸ch A 1cm trong kh«ng khÝ ®Æt ®iÖn tÝch q =-5.10-6C. X¸c ®Þnh vect¬ lùc t¸c dông lªn ®iÖn tÝch q. Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản GV: Nguyễn Thị Kim Oanh b. X¸c ®Þnh vect¬ E t¹i B. c. X¸c ®Þnh vÐc t¬ cêng ®é ®iÖn trêng t¹i C c¸ch ®Òu A, B kho¶ng 1cm. Bài 4: Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ BiÕt E1=2V; E2=8V; r1= r2= 0,5; R1= 10; R2= 9 a. TÝnh Eb vµ rb, x¸c ®Þnh dßng ®iÖn trong m¹ch vµ dßng ®iÖn qua R1;R2. b. TÝnh nhiÖt lîng táa ra ë ®iÖn trë R1;R2 vµ cña m¹ch ngoµi trong 3s. c. X¸c ®Þnh hiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®Çu m¹ch ngoµi vµ ë mçi cùc cña nguån ®iÖn. d. X¸c ®Þnh c«ng suÊt vµ hiÖu suÊt cña bé nguån ®iÖn. Bài 5: Cho mạch điện như hình: E, r E = 13,5V, r = 1 ; R1 = 3 ; R3 = R4 = 4. Bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4, anốt bằng đồng, có điện trở R2 = 4. R1 Hãy tính : M a) Điện trở tương đương RMN của mạch ngoài, cường độ R 3 dòng điện qua nguồn, qua bình điện phân. b) Khối lượng đồng thoát ra ở catốt sau thời gian t = 3 R phút 13 giây. Cho Cu = 64, n =2. 4 R 2 c) Công suất của nguồn và công suất tiêu thụ ở mạch ngoài. ĐS : a) RMN = 2 ; I = 4,5A ; Ib = 1,5A ; b) m = 0,096g ; c) PE = 60,75W ; PN = 40,5W. N 1 Bài 6: Cho hai điện tích điểm Q1 = - 2 Q2 = - 3.10-8C, đặt tại hai điểm A, B trong không khí caùch nhau một khoảng AB = 6 (cm). Xaùc ñònh cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích ñoù gaây ra taïi trung ñieåm M cuûa ñoaïn thaúng AB vaø löïc taùc duïng leân ñieän tích ñieåm Q3 = 4.10-6C ñaët taïi M.