Ôn tập kiến thức môn Vật lí 11 - Chuyên đề: Dòng điện trong các môi trường

 Chuyên đề: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
 Buổi 1: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT 
 ĐIỆN PHÂN
 A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
 I. Dòng điện trong kim loại:
 1. Tính chất điện của kim loại
 - Kim loại dẫn điện tốt (điện trở suất rất nhỏ hay điện dẫn xuất  = 1/ rất lớn).
 - Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật ôm (nhiệt độ không đổi).
 - Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ:
 o
 0: điện trở suất ở to(thường lấy 20 c)
 = o [1 + (t - to)] : hệ số nhiệt điện trở
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
 Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do 
ngược chiều điện trường.
3. Hiện tượng nhiệt điện
a. Cặp nhiệt điện - Dòng nhiệt điện - Suất điện động nhiệt điện
 • Khi hai mối hàn của cặp nhiệt điện đặt ở hai nhiệt độ 
khác nhau, có dòng nhiệt điện chạy trong mạch (đo được bằng 
miliampe kê). 
 • Suất điện động E tạo ra dòng điện này gọi là suất điện 
động nhiệt điện. Hiện tượng phát sinh suất điện động này là 
hiện tượng nhiệt điện.
Thực nghiệm cho kết quả:
 T: nhiệt độ (tuyệt đối)
 E = T(T1 – T2) -1
 T: hệ số nhiệt điện động (K )
b. Ứng dụng: Nhiệt kế nhiệt điện và Pin nhiệt điện.
4. Hiện tượng siêu dẫn
 - Siêu dẫn là hiện tượng mà một kim loại (hay hợp kim) có điện trở giảm đột 
ngột tới 0 (không) khi nhiệt độ hạ xuống dưới một nhiệt độ T c nào đó. (Tc: nhiệt độ tới 
hạn).
Khi đó kim loại (hay hợp kim) có tính siêu dẫn và có thể duy trì dòng điện dù không 
còn nguồn điện.
 - Vật liệu siêu dẫn có nhiều ứng dụng quan trọng (tạo từ trường mạnh,...).
Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tìm cách chế tạo vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ cao.
 II. Dòng điện trong chất điện phân:
1. Bản chất dòng điện trong chất điện phân Bài tập 3. Nhiệt kế điện thực chất là một cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ rất 
cao hoặc rất thấp mà ta không thể dùng nhiệt kế thông thường để đo được. Dùng nhiệt 
kế điện có hệ số nhiệt điện động αT= 42 µV/K để đo nhiệt độ của một lò nung với một 
mối hàn đặt trong không khí ở 200 C còn mối hàn kia đặt vào lò thì thấy milivôn kế chỉ 
50,2 mV. Tính nhiệt độ của lò nung.
 Hướng dẫn: 
 0
 E = αT(T2 – T1) => T2=1488 K=1215 C. 
 2. Dòng điện trong chất điện phân
 Bài tập 1. Hai bình điện phân: (FeCl3/Fe và CuSO4/Cu) mắc nối tiếp. Sau một 
khoảng thời gian, bình thứ nhất giải phóng một lượng sắt là 1,4 g. Tính lượng đồng 
giải phóng ở bình thứ hai trong cùng khoảng thời gian đó. Biết nguyên tử lượng của 
đồng và sắt là 64 và 56, hóa trị của đồng và sắt là 2 và 3.
 Hướng dẫn 
 m1=(1/F).( A1/n1). It. (1)
 m2=(1/F).( A2/n2). It. (2)
 chia (2) cho (1) => m2=m1.( A2/n2)/( A1/n1). => m2=2,4g 
 Bài tập 2. Hai bình điện phân: (CuSO4/Cu và AgNO3/Ag) mắc nối tiếp trong 
một mạch điện. Sau một thời gian điện phân, khối lượng catôt của hai bình tăng lên 2,8 
g. Biết nguyên tử lượng của đồng và bạc là 64 và 108, hóa trị của đồng và bạc là 2 và 
1.
a) Tính điện lượng qua các bình điện phân và khối lượng Cu và Ag được giải phóng ở 
catôt.
b) Nếu cường độ dòng điện bằng 0,5 A. Tính thời gian điện phân.
 Hướng dẫn 
 a) m=m1 + m2=(1/F).(A1/n1+A2/n2) q
=> q=1930 (C) => m1=(1/F).(A1/n1).q=0,64 g; m2=2,16 g.
b) Thời gian điện phân: t=q/I=3860 s 
 Bài tập 3. Chiều dày của một lớp niken phủ lên một tấm kim loại là h=0,05 mm 
sau khi điện phân trong 30 phút. Diện tích mặt phủ của tấm kim loại là 30 cm2. Xác 
định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Biết niken có A=58, n=2 và có khối 
lượng riêng là ρ= 8,9 g/cm3.
 Hướng dẫn 
 m=ρV=ρ.S.h=1,335 g; => m=(1/F).(A/n).I.t => I =m/[(1/F).(A/n).t] =2,47 A. 
 C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Mức độ 1, 2:
 Câu 1. Hạt mang tải điện trong kim loại là
 A. ion dương và ion âm.B. electron và ion dương.
 C. electron.D. electron, ion dương và ion âm.
 Câu 2. Hạt mang tải điện trong chất điện phân là
 A. ion dương và ion âm.B. electron và ion dương.
 C. electron.D. electron, ion dương và ion âm. D. dòng ion dương và dòng ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều 
ngược nhau.
 Câu 11: 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 12: Hiện tượng điện phân không ứng dụng để 
A. đúc điện. B. mạ điện. C. sơn tĩnh điện. D. luyện nhôm
Câu 13: Hai thanh kim lo¹i ®­îc nèi víi nhau bëi hai ®Çu mèi hµn t¹o thµnh mét m¹ch 
kÝn, hiÖn t­îng nhiÖt ®iÖn chØ x¶y ra khi:
A. Hai thanh kim lo¹i cã b¶n chÊt kh¸c nhau vµ nhiÖt ®é ë hai ®Çu mèi hµn b»ng nhau.
B. Hai thanh kim lo¹i cã b¶n chÊt kh¸c nhau vµ nhiÖt ®é ë hai ®Çu mèi hµn kh¸c nhau.
C. Hai thanh kim lo¹i cã b¶n chÊt gièng nhau vµ nhiÖt ®é ë hai ®Çu mèi hµn b»ng nhau.
D. Hai thanh kim lo¹i cã b¶n chÊt gièng nhau vµ nhiÖt ®é ë hai ®Çu mèi hµn kh¸c nhau.
Câu 14: SuÊt ®iÖn ®éng nhiÖt ®iÖn phô thuéc vµo:
A. HiÖu nhiÖt ®é (T1 – T2) gi÷a hai ®Çu mèi hµn. B. HÖ sè në dµi v× nhiÖt α.
C. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai mèi hµn. D. §iÖn trë cña c¸c mèi hµn.
Câu 15: C«ng thøc nµo sau ®©y lµ c«ng thøc ®óng cña ®Þnh luËt Fara-®©y?
 A m.F.n m.n
A. m F I.t B. m = D.VC. I D. t 
 n t.A A.I.F
Câu 16: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Khi hoà tan axit, bazơ hặc muối vào trong nước, tất cả các phân tử của chúng đều bị 
phân li thành các iôn.
B. Số cặp iôn được tạo thành trong dung dịch điện phân không thay đổi theo nhiệt độ.
C. Bất kỳ bình điện phân nào cũng có suất phản điện.
D. Khi có hiện tượng cực dương tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định 
luật ôm
Câu 17: Ph¸t biểu nào sau ®©y là kh«ng ®óng khi nãi về c¸ch mạ một huy chương 
bạc: 
A. Dïng muối AgNO3. B. Đặt huy chương ở giữa anốt và catốt.
C. Dïng anốt bằng bạc. D. Dïng huy chương làm catốt. Câu 10: Điện phân dương cực tan một muối trong một bình điện phân có cực 
âm ban đầu nặng 20 gam. Sau 1 h đầu hiệu điện thế giữa 2 cực là 10 V thì cực âm 
nặng 25 gam. Sau 2 h tiếp theo hiệu điện thế giữa 2 cực là 20 V thì khối lượng của 
cực âm là
 A. 30 gam. B. 35 gam. C. 40 gam. D. 45 gam.
Câu 11: Mét mèi hµn cña mét cÆp nhiÖt ®iÖn cã hÖ sè α T = 65 (V/K) ®­îc ®Æt trong 
kh«ng khÝ ë 200C, cßn mèi hµn kia ®­îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é 2320C. SuÊt ®iÖn ®éng 
nhiÖt ®iÖn cña cÆp nhiÖt khi ®ã lµ
A. E = 13,00mV. B. E = 13,58mV. C. E = 13,98mV. D. E = 13,78mV.
Câu 12: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số α T = 48 (V/K) được đặt trong 
không khí ở 200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ t 0C, suất điện động 
nhiệt điện của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV). Nhiệt độ của mối hàn còn là:
A. 1250C. B. 3980K. C. 1450C. D. 4180K.
Câu 13: Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số α T được đặt trong không khí ở 
200C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 500 0C, suất điện động nhiệt điện 
của cặp nhiệt khi đó là E = 6 (mV). Hệ số αT khi đó là:
A. 1,25.10-4 (V/K) B. 12,5 (V/K) C. 1,25 (V/K) D.1,25(mV/K) b. Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí bị ion hoá ngay khi nhiệt độ 
thấp.
c. Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra electron. Hiện 
tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt electron.
d. Catôt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào làm bật 
electron khỏi catôt trở thành hạt tải điện.
5. Tia lữa điện và điều kiện tạo ra tia lữa điện
a. Định nghĩa
 Tia lữa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi 
điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do.
b. Điều kiện để tạo ra tia lữa điện
 Hiệu Khoảng cách giữa 2 
điện thế cực (mm)
 U(V) Cực Mũi 
 phẵng nhọn
20 000 6,1 15,5
40 000 13,7 45,5
100 000 36,7 220
200 000 75,3 410
300 000 114 600
c. Ứng dụng
 Dùng để đốt hỗn hợp xăng không khí trong động cơ xăng.
 Giải thích hiện tượng sét trong tự nhiên
6. Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện
a. Định nghĩa
 Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường 
hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.
 Hồ quang điện có thể kèn theo toả nhiện và toả sáng rất mạnh.
b. Điều kiện tạo ra hồ quang điện
 Dòng điện qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catôt để catôt phát được electron 
bằng hiện tượng phát xạ nhiệt electron.
c. Ứng dụng
 Hồ quang diện có nhiều ứng dụng như hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật 
liệu, 
 II. Dòng điện trong chất bán dẫn:
1. Chất bán dẫn và tính chất
 Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và 
chất điện môi.
 Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani và silic.
+ Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ 
tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm. Bài 1: Từ bảng số liệu. Hãy ước tính:
 Hiệu Khoảng cách giữa 2 
 a. Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa đám mây điện thế cực (mm)
 cao 200m và một ngọn cây cao 10m? U(V) Cực Mũi 
 b. Hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cực của bugi phẵng nhọn
 xe máy khi xe chạy bình thường? 20 000 6,1 15,5
 c. Đứng cách xa đường dây điện 120 kV bao 40 000 13,7 45,5
 nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật mặc 100 000 36,7 220
 dù ta không chạm vào đường dây điện? 200 000 75,3 410
 300 000 114 600
 Giải
 a) Ngọn cây xem như mũi nhọn, nếu xem đám mây là mặt phẳng thì hiệu điện 
 thế để có tia sét vào khoảng trung bình cộng của hai giá trị, tương ứng với 
 trường hợp mũi nhọn và mặt phẳng cách nhau 190 m. Vậy: Hiệu điện thế tương 
 ứng là:
 U = 190/6.300000 = 107 V
 b) Khi thử xem bộ điện của xe máy có tốt không, người thợ thường cho phóng điện 
 từ dây điện (mũi nhọn) ra vỏ máy (mặt phẳng). Ước chừng khoảng cách giữa hai 
 cực của bugi xe máy là d = 5 mm. Ta có hiệu điện thế tương ứng là: 
 U = 5/150.200000 = 645,2 V
 c) Trường hợp dây cao thế 120 kV, hiệu điện thế lớn nhất có thể đến 120√2 = 170 
 kV. Vì đây là tiêu chuẩn an toàn nên lấy trường hợp hai cực đều là mũi nhọn
 U = U1 => d = 4,1.170000/200000 ≈ 3,5m
Bài 2. Cho phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, giữa hai điện cực cách nhau 20 
cm. Quãng đường bay tự do của các êlectron là 4 cm. Cho năng lượng mà êlectron 
nhận được trong quãng đường bay tự do đủ để iôn hóa chất khí, hãy tính xem 1 
êlectron đưa vào chất khí có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện.
 Giải:
Do hai điện cực cách nhau 20 cm, quãng đường bay tự do của các êlectron là 4 cm nên 
số lần ion hóa là 5. Khi êlectron va chạm với phân tử khí thì 1 êlectron sẽ làm cho 
phân tử khí tạo ra 1 ion dương và 1 êlectron tự do. Ở lần va chạm thứ hai, 2 êlectron va 
chạm với 2 phân tử khí tạo ra 2 ion dương và 2 êlectron tự do. ở lần va chạm thứ năm 
số êlectron tự do tạo thành là 25 = 32. Vậy số hạt êlectron được tạo ra do ion hóa là n = 
32 - 1 = 31. Số hạt tải điện (bao gồm êlectron và ion dương) tạo thành do iôn hóa là 2n 
= 62 hạt.
 C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
 * Mức độ 1, 2:
Câu 1: Bản chất dòng điện trong chất khí là