Dòng điện trong kim loại - soanbaitap.com

Giải Câu C1 trang 75 SGK Vật lý 11

Đề bài

Vì sao người ta chọn dây bạch kim để làm nhiệt kế điện trở dùng trong công nghiệp?

Lời giải chi tiết

Nhiệt kế điện trở dùng trong công nghiệp là một thiết bị xác định nhiệt độ của vật dựa vào sự thay đổi điện trở của nó theo nhiệt độ. Do vậy để là một nhiệt kế điện trở có độ chính xác cao, ta phải dùng các vật liệu có hệ số nhiệt điện trở ∝ thay đổi mạnh và tuyến tính theo nhiệt độ và có nhiệt độ nóng chảy cao. Bạch kim là vật liệu đáp ứng tốt yêu cầu trên.

Giải Câu C2 trang 76 SGK Vật lý 11

Đề bài

Vì sao dòng điện chạy trong cuộn dây siêu dẫn không có nguồn điện lại có thể duy trì lâu dài ? Có thể dùng dòng điện ấy làm cho động cơ chạy mãi được không?

Lời giải chi tiết

*Các vật liệu siêu dẫn là các kim loại khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng không.

*Dòng điện chạy trong cuộn dây siêu dẫn không có nguồn điện có thể duy trì lâu dài vì không bị mất mát năng lượng do tỏa nhiệt.

*Về nguyên tắc, có thể dùng dòng điện ấy làm cho động cơ chạy mãi. Nhưng thực tế, không thể tạo được vật liệu có điện trở hoàn toàn bằng không. Mặt khác trong động cơ ngoài việc mất mát năng lượng do tỏa nhiệt còn có sự mất mát năng lượng dưới các dạng khác như bức xạ điện từ hay dòng Fu-cô…..Vì vậy. không thể dùng dòng điện ấy làm cho động cơ chạy mãi.

Giải bài 1 trang 78 SGK Vật lí 11. Hạt tải điện trong kim loại là loại êlectron nào? Mật độ của chúng vào cỡ nào?

Đề bài

Hạt tải điện trong kim loại là loại êlectron nào? Mật độ của chúng vào cỡ nào?

Lời giải chi tiết

- Hạt tải điện trong kim loại là loại êlectron tự do.

- Mật độ của chúng vào cỡ 1028(m−3)1028(m−3)

=> Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt.

Giải bài 2 trang 78 SGK Vật lí 11. Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng?

Đề bài

Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng?

Lời giải chi tiết

Khi nhiệt độ tăng, các ion kim loại ở nút mạng tinh thể dao động mạnh dẫn đến độ mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng làm tăng sự cản trở chuyển động của êlectron tự do.

Vì vậy. khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng, điện trở của kim loại tăng.

Giải bài 3 trang 78 SGK Vật lí 11. Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau như thế nào?

Đề bài

Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau như thế nào?

Lời giải chi tiết

Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau ở chỗ:

+ Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại thường sẽ giảm đều theo hàm bậc nhất đối với nhiệt độ: ρ=ρ0.[1+α.(t–t0)]ρ=ρ0.[1+α.(t–t0)]

+ Còn đối với chất siêu dẫn thì khi nhiệt độ giảm xuống thấp hơn nhiệt độ tới hạn TCTC thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng không

Giải bài 4 trang 78 SGK Vật lí 11. Do đâu mà cặp nhiệt điện có suất điện động?

Đề bài

Do đâu mà cặp nhiệt điện có suất điện động?

Lời giải chi tiết

- Với một sợi dây dẫn kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của êlectron sẽ làm cho một số êlectron ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Khi đó đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm. Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế.

- Khi dùng hai dây dần kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt độ thấp thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây sẽ khác nhau, khiến cho mạch có một suất điện động gọi là suất điện động nhiệt điện.

Giải bài 5 trang 78 SGK Vật lí 11. Phát biểu nào là chính xác

Đề bài

Phát biểu nào là chính xác

Các kim loại đều:

A. Dẫn điện tốt, có điện trở suất không thay đổi.

B. Dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ

C. Dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ

D. Dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt.

- Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ: ρ=ρ0[1+α(t−t0)]ρ=ρ0[1+α(t−t0)]

Lời giải chi tiết

Đáp án B

Các kim loại đều dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.

Giải bài 6 trang 78 SGK Vật lí 11. Phát biểu nào là chính xác

Đề bài

Phát biểu nào là chính xác

Hạt tải điện trong kim loại là

A. các êlectron của nguyên tử.

B. êlectron ở lớp trong cùng của nguyên tử.

C. các êlectron hoá trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể.

D. các êlectron hoá trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Sử dụng lí thuyết về bản chất của dòng điện trong kim loại.

Lời giải chi tiết

Đáp án D

Hạt tải điện trong kim loại là các electron hoá trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.

Giải bài 7 trang 78 SGK Vật lí 11. Một bóng đèn 220V - 100W

Đề bài

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 vofam.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

+ Điện trở của đèn khi thắp sáng: Rd=U2dPdRd=Ud2Pd.

+ Sự phụ thuộc của điện trở của kim loại theo nhiệt độ: R=R0[1+α(t−t0)]R=R0[1+α(t−t0)]

Lời giải chi tiết

Từ các thông số (220V−100W(220V−100W trên bóng đèn ta có: công suất định mức của đèn Pd=100WPd=100W, hiệu điện thế định mức của đèn Ud=220VUd=220V

+ Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường (2000°C): Rd=U2dPd=2202100=484ΩRd=Ud2Pd=2202100=484Ω

+ Điện trở của bóng đèn khi không thắp sáng (ở nhiệt độ 20°C): R=R0[1+α(t−t0)]R=R0[1+α(t−t0)]

⇒R0=R1+α(t−t0)=4841+4,5.10−3(2000−20)=48,8Ω

Giải bài 8 trang 78 SGK Vật lí 11. Khối lượng mol nguyên tử của đồng

Đề bài

Khối lượng mol nguyên tử của đồng là 64.10-3 kg/mol . Khối lượng riêng của đồng là 8,9.103 kg/m3. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng đóng góp 1 êlectron dẫn.

a) Tính mật độ êlectron tự do trong đồng

b) Một dây tải điện bằng đồng, tiết diện 10 mm2, mang dòng điện 10 A. Tính tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn đó.

Lời giải chi tiết

a.

Ta xét 1mol đồng:

→ Vì mỗi nguyên tử đồng đóng góp một êlectron dẫn nên số electron tự do trong 1 mol đồng là:

Ne=NA=6,02.1023Ne=NA=6,02.1023

Khối lượng mol nguyên tử của đồng là m = 64.10-3 kg/mol

Thể tích của 1 mol đồng: V=64.10−38,9.103=7,19.10−6(m3/mol)V=64.10−38,9.103=7,19.10−6(m3/mol)

Mật độ electron tự do trong đồng: n0=NAV=6,023.10237,19.10−6=8,38.1028(m−3)n0=NAV=6,023.10237,19.10−6=8,38.1028(m−3)

b. Gọi vv là tốc độ trôi của electron dẫn trong dây dẫn.

Số electron tự do đi qua tiết diện S của dây dẫn trong 1 giây: N=v.S.n0N=v.S.n0.

Cường độ dòng điện qua dây dẫn: I=eN=evSn0I=eN=evSn0

⇒v=IeS.n0=101,6.10−19.10.10−6.8,38.1028⇒v=IeS.n0=101,6.10−19.10.10−6.8,38.1028

=7,46.10−5(m/s)

Giải bài 9 trang 78 SGK Vật lí 11. Để mắc đường dây tải điện từ điểm A đến địa điểm B

Đề bài

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 kilogam nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8 900 kg/m3, của nhôm là 2 700 kg/m3.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

+ Công thức tính điện trở: R=ρlSR=ρlS

+ Khối lượng: m=DVm=DV (D là khối lượng riêng)

Lời giải chi tiết

Thay dây đồng băng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, thì điện trở của dây nhôm phải bằng điện trở của dây đồng.

+ Điều kiện: RR không đổi ⇒ρCu.lSCu=ρAl.lSAl⇒SCuSAl=ρCuρAl⇒ρCu.lSCu=ρAl.lSAl⇒SCuSAl=ρCuρAl

Trong đó: l=ABl=AB; SS là tiết diện dây, ρρ là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn.

+ Khối lượng dây:

{mCu=DCu.VCu=DCu.SCu.lmAl=DAl.VAl=DAl.SAl.l⇒mCumAl=DCu.SCuDAl.SAl=DCu.ρCuDAl.ρAl⇒mAl=mCu.DAl.ρAlDCu.ρCu=1000.2700.2,75.10−88900.1,69.10−8=493,7kg

Giải bài tập vật lý 11 đầy đủ công thức, lý thuyết, định luật, chuyên đề vật lý của SGK lớp 11 ,Soanbaitap.com gửi đến các bạn học sinh đầy đủ cách Giải Sách bài tập vật lý lớp 11 và các bạn soạn lý 11 giúp để học tốt vật lý 11.

 

 

 

 

 

 

 

#soanbaitap