I- DÒNG DIỆN KHÔNG ĐỔI
1. Dòng điện
Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng. Chiều qui ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương (ngược chiều dịch chuyển của electron).
2. Cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng Dq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Dt và khoảng thời gian đó: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)
Trong đó : \(\Delta q\) là điện lượng, \(\Delta t\) là thời gian.
Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian: \(I = \frac{q}{t}\)
Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn : \(n = \frac{{I.t}}{{\left| e \right|}}.\)
II- NGUỒN ĐIỆN – SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN
1. Nguồn điện
1. Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dòng điện theo công thức định nghĩa và tính số elcetron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn.
Phương pháp: sử dụng các công thức sau
\(E{\rm{ }} = \frac{A}{q}\)
IV- VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1: Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc của bóng đèn là I=0,273A.
a) Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong 1 phút.
b) Tính số êlectron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên.
Biết điện tích của một electron là -1.6.10$^{-19}$C.
Câu 2: Pin Vôn-ta có suất điện động là 1,1V. Tính công của pin này sản ra khi có một lượng điện tích +54C dịch chuyển ở bên trong và giữa hai cực của pin.
Câu 3: Một bộ ắc quy có suất điện động là 6V và sản ra một công là 360J khi dịch chuyển điện tích ở bên trong và giữa hai cực của nó khi ắc quy này phát điện
a) Tính lượng điện tích được dịch chuyển này.
b) Thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 5 phút, tính cường độ dòng điện chạy qua ắc quy khi đó.
Câu 4. Tính cường độ dòng diện chạy trong dây dẫn kim loại và điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 2 phút, biết trong 1 giây có 1,25.10$^{19}$ hạt electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây kim loại.
Câu 5. Nguồn điện ổn định có thể cung cấp dòng điện không đổi có cường độ 4A trong khoảng thời gian 2 tiếng thì phải sạc bổ sung.
a/ Nếu nguồn điện duy trì thời gian cung cấp điện trong 40 tiếng thì cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu.
b/ Biết công của nguồn điện là 172,8kJ tính suất điện động của nguồn điện
Một bộ acquy có thể cung cấp dòng điện 4 A liên tục trong 2 giờ thì phải nạp lại.
Câu 6. Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc của một bóng đèn là 0,64A.
a/ Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong thời gian một phút.
b/ Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên.
Câu 7: Suất điện động của một ắc quy là 6V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển lượng điện tích là 0,8C bên trong nguồn điện từ cực âm tới cực dương của nó.
Câu 2. Dòng điện không đổi qua dây dẫn kim loại có cường độ 0,64A. Trong khoảng thời gian 1 phút điện tính điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây và số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây.
Câu 8. Trong mỗi giây có 10$^{9}$ hạt electron đi qua tiết diện thẳng của một ống phóng điện. Biết điện tích mỗi hạt có độ lớn bằng 1,6.10$^{-19}$C. Tính
a/ cường độ dòng điện qua ống
b/ Mật độ dòng điện, biết ống có tiết diện S = 1cm$^{2}$
Câu 9. Một dây dẫn hình trụ tiết diện ngang S = 10mm$^{2}$ có dòng điện I = 2A chạy qua. Hạt mang điện tự do trong dây dẫn là electron có độ lớn e = 1,6.10$^{-19}$C.
a/ Tính số hạt electron chuyển động qua tiét diện ngang của dây trong 1s
b/ Biết vận tốc trung bình của hạt electron trong chuyển động có hướng là 0,1mm/s. Tính mật độ hạt electron trong dây dẫn.
Câu 10. Lực là thực hiện một công là 840mJ khi dịch chuyển một lượng điện tích 7.10-2 giữa hai cực bên trong một nguồn điện. Tính suất điện động của nguồn điện này.
Câu 11: Pin Lơ-clăng-sê sản ra một công là 270J khi dịch chuyển lượng điện tích là +180C ở bên trong và giữa hai cực của pin. Tính suất điện động của pin này.
Câu 12: Một bộ ắc quy có thể cung cấp một dòng điện 4A liên tục trong một giờ thì phải nạp lại.
a) Tính cường độ dòng điện mà ắc quy này có thể cung cấp nếu nó được sử dụng liên tục trong 20 giờ thì phải nạp lại.
b) Tính suất điện động của ắc quy nếu trong thời gian hoạt động trên đây nó sản sinh ra một công là 86,4kJ.
Câu 13. Nguồn điện có suất điện động 6V. Tính lượng điện tích dịch chuyển trong nguồn biết công của lực lạ là 360J. Nếu thời gian lượng điện tích trên dịch chuyển là 5 phút thì cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu?
Câu 14. Một dây kim loại có các electron tự do chạy qua và tạo thành một dòng điện không đổi. Dây có tiết diện ngang S = 0,6mm$^{2}$, trong thời gian 10s có điện lượng q = 9,6C di qua. Tính
a/ Cường độ và mật độ dòng điện qua dây dẫn
b/ Số electron đi qua tiết diện ngang của dây dẫn trong 10s
c/ Tính tốc độ trung bình của các electron tạo nên dòng điện, biết mật độ electron tự do là n = 4.10$^{28}$hạt/m$^{3}$
Câu 15. Một bộ acquy cung cấp một dòng điện 5A liên tục trong 4 giờ thì phải nạp lại.
a/ Tính cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong thời gian 12h thì phải nạp lại.
b/ Tính suất điện động của acquy này nếu trong thời gian hoạt động trên nó sản sinh một công 1728kJ
Câu 16. Biết rằng trong đồng số electron dẫn bằng với số nguyên tử. Đồng có khối lượng mol là M = 64g/mol, và có khối lượng riêng ρ = 9kg/dm$^{3}$. Một sợi dây đồng có đường kính 1,8mm, mang dòng điện không đổi I = 1,3A. Hãy tìm vận tốc của electron trong dây đồng.
1. Dòng điện
Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng. Chiều qui ước của dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương (ngược chiều dịch chuyển của electron).
2. Cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của điện lượng Dq dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Dt và khoảng thời gian đó: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)
Trong đó : \(\Delta q\) là điện lượng, \(\Delta t\) là thời gian.
- nếu \(\Delta \)t là hữu hạn, thì I là cường độ dòng điện trung bình;
- nếu \(\Delta \)t là vô cùng bé, thì i là cường độ dòng điện tức thời.
Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian: \(I = \frac{q}{t}\)
Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn : \(n = \frac{{I.t}}{{\left| e \right|}}.\)
II- NGUỒN ĐIỆN – SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN
1. Nguồn điện
- Cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện gọi là nguồn điện.
- Hai cực nhiễm điện khác nhau là nhờ lực lạ tách electron ra khỏi nguyên tử trung hòa rồi chuyển electron hay Ion dương ra khỏi mỗi cực.
- Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện: \(\) \(E{\rm{ }} = \frac{A}{q}\)- Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó.
- Mỗi nguồn điện được đặc trưng: (E , r)
1. Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dòng điện theo công thức định nghĩa và tính số elcetron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn.
Phương pháp: sử dụng các công thức sau
- Cường độ dòng điện: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\) hay \(I = \frac{q}{t}\)
- Số elcetron : \(n = \frac{{I.t}}{{\left| e \right|}}.\)
\(E{\rm{ }} = \frac{A}{q}\)
IV- VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1: Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc của bóng đèn là I=0,273A.
a) Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong 1 phút.
b) Tính số êlectron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên.
Biết điện tích của một electron là -1.6.10$^{-19}$C.
a) Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong 1 phút: q = It = 0,273.60 = 16,38(C)
b) Số êlectron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên $n = \frac{q}{e} = \frac{{16,38}}{{ - 1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 1,{02.10^{20}}$
b) Số êlectron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên $n = \frac{q}{e} = \frac{{16,38}}{{ - 1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 1,{02.10^{20}}$
Câu 2: Pin Vôn-ta có suất điện động là 1,1V. Tính công của pin này sản ra khi có một lượng điện tích +54C dịch chuyển ở bên trong và giữa hai cực của pin.
Công của pin này sản ra khi có một lượng điện tích +54C dịch chuyển ở bên trong và giữa hai cực của pin: A = qE = 54.1,1 = 59,4 J
Câu 3: Một bộ ắc quy có suất điện động là 6V và sản ra một công là 360J khi dịch chuyển điện tích ở bên trong và giữa hai cực của nó khi ắc quy này phát điện
a) Tính lượng điện tích được dịch chuyển này.
b) Thời gian dịch chuyển lượng điện tích này là 5 phút, tính cường độ dòng điện chạy qua ắc quy khi đó.
a) lượng điện tích được dịch chuyển $A = qE \leftrightarrow q = \frac{A}{E} = \frac{{360}}{6} = 60\left( C \right)$
b) Cường độ dòng điện chạy qua ắc quy $I = \frac{q}{t} = \frac{{60}}{{5.60}} = 0,2\left( s \right)$
b) Cường độ dòng điện chạy qua ắc quy $I = \frac{q}{t} = \frac{{60}}{{5.60}} = 0,2\left( s \right)$
Câu 4. Tính cường độ dòng diện chạy trong dây dẫn kim loại và điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 2 phút, biết trong 1 giây có 1,25.10$^{19}$ hạt electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây kim loại.
Giải
I = q/Δt= 1/60 (A).
Q = I × t = 2C.
I = q/Δt= 1/60 (A).
Q = I × t = 2C.
Câu 5. Nguồn điện ổn định có thể cung cấp dòng điện không đổi có cường độ 4A trong khoảng thời gian 2 tiếng thì phải sạc bổ sung.
a/ Nếu nguồn điện duy trì thời gian cung cấp điện trong 40 tiếng thì cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu.
b/ Biết công của nguồn điện là 172,8kJ tính suất điện động của nguồn điện
Một bộ acquy có thể cung cấp dòng điện 4 A liên tục trong 2 giờ thì phải nạp lại.
q=I$_{1}$.t$_{1}$=I$_{2}$.t$_{2}$ => I$_{2}$=0,2A
E=A/q=6V
E=A/q=6V
Câu 6. Cường độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc của một bóng đèn là 0,64A.
a/ Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong thời gian một phút.
b/ Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc trong khoảng thời gian nói trên.
a) Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc q = It = 38,4 (C)
b) Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc: $N = \frac{q}{{\left| e \right|}} = {24.10^{20}}$
b) Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây tóc: $N = \frac{q}{{\left| e \right|}} = {24.10^{20}}$
Câu 7: Suất điện động của một ắc quy là 6V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển lượng điện tích là 0,8C bên trong nguồn điện từ cực âm tới cực dương của nó.
Công của lực lạ khi dịch chuyển lượng điện tích là 0,8C bên trong nguồn điện từ cực âm tới cực dương A = qE = 0,8.6 = 4,8 J
q=It=38,4 C.
q=n|e| => n=24.10$^{19}$ electron.
q=n|e| => n=24.10$^{19}$ electron.
Câu 8. Trong mỗi giây có 10$^{9}$ hạt electron đi qua tiết diện thẳng của một ống phóng điện. Biết điện tích mỗi hạt có độ lớn bằng 1,6.10$^{-19}$C. Tính
a/ cường độ dòng điện qua ống
b/ Mật độ dòng điện, biết ống có tiết diện S = 1cm$^{2}$
a) Điện lượng chuyển qua tiết diện ngang của ống dây
$\Delta q = N\left| e \right| = {10^9}.1,{6.10^{ - 19}} = 1,{6.10^{ - 10}}\left( C \right)$
$\Delta q = N\left| e \right| = {10^9}.1,{6.10^{ - 19}} = 1,{6.10^{ - 10}}\left( C \right)$
Câu 9. Một dây dẫn hình trụ tiết diện ngang S = 10mm$^{2}$ có dòng điện I = 2A chạy qua. Hạt mang điện tự do trong dây dẫn là electron có độ lớn e = 1,6.10$^{-19}$C.
a/ Tính số hạt electron chuyển động qua tiét diện ngang của dây trong 1s
b/ Biết vận tốc trung bình của hạt electron trong chuyển động có hướng là 0,1mm/s. Tính mật độ hạt electron trong dây dẫn.
a) Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1(s): Δq = It = 2 (C)
Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1(s): $N = \frac{q}{{\left| e \right|}} = 1,{25.10^{19}}$
b) Ta có $i = nqv \to n = \frac{i}{{qv}} = \frac{i}{{\left| e \right|v}} = \frac{\ell }{{S\left| e \right|v}} = 1,{25.10^{28}}\left( {\frac{{hat}}{{{m^3}}}} \right)$
Số electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây trong 1(s): $N = \frac{q}{{\left| e \right|}} = 1,{25.10^{19}}$
b) Ta có $i = nqv \to n = \frac{i}{{qv}} = \frac{i}{{\left| e \right|v}} = \frac{\ell }{{S\left| e \right|v}} = 1,{25.10^{28}}\left( {\frac{{hat}}{{{m^3}}}} \right)$
Câu 10. Lực là thực hiện một công là 840mJ khi dịch chuyển một lượng điện tích 7.10-2 giữa hai cực bên trong một nguồn điện. Tính suất điện động của nguồn điện này.
Áp dụng công thức $A = qE \leftrightarrow E = \frac{A}{q} = \frac{{{{840.10}^{ - 3}}}}{{{{7.10}^{ - 2}}}} = 12\left( V \right)$
Câu 11: Pin Lơ-clăng-sê sản ra một công là 270J khi dịch chuyển lượng điện tích là +180C ở bên trong và giữa hai cực của pin. Tính suất điện động của pin này.
Suất điện động của pin này $A = qE \leftrightarrow E = \frac{A}{q} = \frac{{270}}{{180}} = 1,5\left( V \right)$
Câu 12: Một bộ ắc quy có thể cung cấp một dòng điện 4A liên tục trong một giờ thì phải nạp lại.
a) Tính cường độ dòng điện mà ắc quy này có thể cung cấp nếu nó được sử dụng liên tục trong 20 giờ thì phải nạp lại.
b) Tính suất điện động của ắc quy nếu trong thời gian hoạt động trên đây nó sản sinh ra một công là 86,4kJ.
a) Do công của Acquy là không đổi nên $A = E.{I_1}.{t_1} = E.{I_2}.{t_2} \leftrightarrow {I_2} = \frac{{{I_1}.{t_1}}}{{{t_2}}} = \frac{{4.1}}{{20}} = 0,2\left( A \right)$
b) Ta có $A = E.{I_1}.{t_1} \Rightarrow E = \frac{A}{{{I_1}.{t_1}}} = \frac{{86,{{4.10}^3}}}{{4.\left( {60.60} \right)}} = 6\left( V \right)$
b) Ta có $A = E.{I_1}.{t_1} \Rightarrow E = \frac{A}{{{I_1}.{t_1}}} = \frac{{86,{{4.10}^3}}}{{4.\left( {60.60} \right)}} = 6\left( V \right)$
Câu 13. Nguồn điện có suất điện động 6V. Tính lượng điện tích dịch chuyển trong nguồn biết công của lực lạ là 360J. Nếu thời gian lượng điện tích trên dịch chuyển là 5 phút thì cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu?
E=A/q => q=60C
I=q/t=0,2A
I=q/t=0,2A
Câu 14. Một dây kim loại có các electron tự do chạy qua và tạo thành một dòng điện không đổi. Dây có tiết diện ngang S = 0,6mm$^{2}$, trong thời gian 10s có điện lượng q = 9,6C di qua. Tính
a/ Cường độ và mật độ dòng điện qua dây dẫn
b/ Số electron đi qua tiết diện ngang của dây dẫn trong 10s
c/ Tính tốc độ trung bình của các electron tạo nên dòng điện, biết mật độ electron tự do là n = 4.10$^{28}$hạt/m$^{3}$
a) Cường độ dòng điện $I = \frac{q}{t} = 0,96\left( A \right)$
Mật độ dòng điện $i = \frac{I}{t} = 1,{6.10^6}\left( {A/{m^2}} \right)$
b) Số electron đi qua tiết diện ngang của dây $N = \frac{q}{{\left| e \right|}} = {6.10^{19}}$
c) Tốc độ trung bình của các hạt tạo nên dòng điện $v = \frac{i}{{nq}} = \frac{i}{{n\left| e \right|}} = 2,{5.10^{ - 4}}\left( {m/s} \right)$
Mật độ dòng điện $i = \frac{I}{t} = 1,{6.10^6}\left( {A/{m^2}} \right)$
b) Số electron đi qua tiết diện ngang của dây $N = \frac{q}{{\left| e \right|}} = {6.10^{19}}$
c) Tốc độ trung bình của các hạt tạo nên dòng điện $v = \frac{i}{{nq}} = \frac{i}{{n\left| e \right|}} = 2,{5.10^{ - 4}}\left( {m/s} \right)$
Câu 15. Một bộ acquy cung cấp một dòng điện 5A liên tục trong 4 giờ thì phải nạp lại.
a/ Tính cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong thời gian 12h thì phải nạp lại.
b/ Tính suất điện động của acquy này nếu trong thời gian hoạt động trên nó sản sinh một công 1728kJ
a) Mỗi acquy có một dung lượng xác định. Dung lượng của mỗi acquy là điện lượng lớn nhất mà acquy có thể cung cấp được khi nó phát điện. Dung lượng của acquy:
$q = It \to {I_1}{t_1} = {I_2}{t_2} \leftrightarrow {I_2} = {I_1}.\frac{{{t_1}}}{{{t_2}}} = \frac{5}{3}\left( A \right)$
b) Suất điện động của nguồn điện $E = \frac{A}{q} = \frac{A}{{{I_1}{t_1}}} = \frac{{{{1728.10}^3}}}{{5.4.3600}} = 24\left( V \right)$
$q = It \to {I_1}{t_1} = {I_2}{t_2} \leftrightarrow {I_2} = {I_1}.\frac{{{t_1}}}{{{t_2}}} = \frac{5}{3}\left( A \right)$
b) Suất điện động của nguồn điện $E = \frac{A}{q} = \frac{A}{{{I_1}{t_1}}} = \frac{{{{1728.10}^3}}}{{5.4.3600}} = 24\left( V \right)$
Câu 16. Biết rằng trong đồng số electron dẫn bằng với số nguyên tử. Đồng có khối lượng mol là M = 64g/mol, và có khối lượng riêng ρ = 9kg/dm$^{3}$. Một sợi dây đồng có đường kính 1,8mm, mang dòng điện không đổi I = 1,3A. Hãy tìm vận tốc của electron trong dây đồng.
Sửa lần cuối: