Lý thuyết và bài tập trong các môi trường ( chi tiết)

Bài viết trình bày tất cả mọi thứ từ lý thuyết đến các ví dụ điển hình và bài tập với đáp án chương dòng điện không đổi để giúp bạn đọc chương này tốt hơn.

Lý thuyết và bài tập về điện trong các môi trường

tôi . KIẾN THỨC CƠ BẢN

1. hiện tại bằng kim loại

– bản chất của dòng điện trong kim loại là sự dịch chuyển có hướng của các êlectron ngược chiều điện trường.

– điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρ0 [1 + α (t – t0)].

α: hệ số nhiệt điện trở (k-1).

ρ0: điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ t0.

– suất điện động của cặp nhiệt điện: e = αt (t1 – t2).

trong đó t1 – t2 là chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh; αt là hệ số nhiệt động lực học.

– hiện tượng siêu dẫn: là hiện tượng điện trở suất của vật liệu đột ngột giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống dưới một giá trị tc nào đó. giá trị này phụ thuộc vào chính chất liệu.

2. dòng điện trong chất điện phân

– trong dung dịch, axit, bazơ, muối phân ly thành ion.

– Dòng điện trong chất điện phân là sự dịch chuyển có hướng của các ion trong điện trường theo hướng ngược nhau.

– hiện tượng các gốc axit trong dung dịch điện phân phản ứng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là cực dương tan.

– Định luật faraday: (chỉ đúng trong trường hợp điện phân chất tan dương).

+ Định luật thứ nhất Faraday: khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực của một tế bào điện phân tỷ lệ với điện tích chạy qua bình chứa.

m = kq

trong đó, k là đương lượng điện hóa của chất giải phóng điện cực.

+ định luật thứ hai của faraday: đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỷ lệ với đương lượng gam ( frac {a} {n} ) của nguyên tố đó. hệ số tỷ lệ là ( frac {1} {f} ), trong đó f được gọi là số ngày.

(k = frac {1} {f}. frac {a} {n} )

Kết hợp hai định luật Faraday, chúng tôi đã thiết lập công thức tính khối lượng chất điện phân giải phóng ở điện cực: m = ( frac {1} {f}. frac {a} {n} ). nó

lưu ý:

+ m (kg) = ( frac {1} {9,65.10 ^ {7}}. frac {a} {n} ). it

+ m (g) = ( frac {1} {9,65.10 ^ {4}}. frac {a} {n} ) .it; f = 96.500c / mol.

3. dòng điện trong chất khí

– ở điều kiện bình thường chất khí không dẫn điện. chất khí chỉ dẫn điện khi có sự ion hóa các phân tử bên trong nó.

Xem thêm: Các Công Thức Kinh Doanh Cơ Bản | Farmvina Nông Nghiệp

– Dòng điện trong chất khí là sự chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và các electron do một chất khí bị ion hóa tạo ra.

– khi một nguồn năng lượng được sử dụng gây ra sự chênh lệch thế năng lớn, một hạt nhân mang điện được tạo ra trong chất khí.

– quá trình phóng điện tiếp tục khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài, gọi là quá trình phóng điện tự lực.

– Hồ quang điện là một quá trình phóng điện tự lực tạo thành dòng điện chạy qua chất khí có thể duy trì nhiệt độ cao của catốt để nó có thể phát ra êlectron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt.

4. dòng điện trong chân không

– là dòng điện chuyển động chống lại điện trường của các electron phóng ra khỏi điện cực.

– điốt chân không chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng, nó được gọi là đặc tính chỉnh lưu.

– dòng electron được gia tốc và chuyển hướng bởi điện trường và từ trường và được sử dụng trong đèn tia âm cực (crt).

Xem Thêm : Công thức tính tổng số số hạng – Mobitool

5. dòng điện trong chất bán dẫn

– một số chất từ ​​phân nhóm chính của nhóm 4, chẳng hạn như si và ge, có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện trong các điều kiện khác nhau, được gọi là chất bán dẫn.

– Chất bán dẫn dẫn điện với hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống.

– Trong chất bán dẫn tinh khiết, mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. trong chất bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống lớn hơn nhiều so với mật độ electron. trong chất bán dẫn loại n, mật độ electron cao hơn nhiều so với mật độ lỗ trống.

– Tiếp giáp n – p có đặc tính là dòng điện chạy theo một chiều từ p sang n. đây được gọi là đặc tính chỉnh lưu. đặc tính này được sử dụng để chế tạo điốt bán dẫn.

– Chất bán dẫn cũng được sử dụng để tạo ra các bóng bán dẫn có đặc tính khuếch đại dòng điện.

ii. PHƯƠNG PHÁP BÀI TẬP

phương pháp: sử dụng định luật faraday về điện phân

* định luật faraday i: m = kq = k.i.t

trong đó, k (kg / c) là đương lượng điện hóa của chất giải phóng điện cực.

* định luật faraday ii: m = .it

trong đó: f = 96500 kg / c.

m (g) khối lượng giải phóng ở điện cực

i (a) cường độ dòng điện qua tế bào điện phân

t (s) thời gian của dòng điện qua tế bào điện phân

a: khối lượng nguyên tử (khối lượng mol)

n: hóa trị của chất được giải phóng ở điện cực

chú ý:

Xem thêm: Toán lớp 6: Tổng hợp kiến thức cơ bản & nâng cao – bài tập

1. khi bài toán yêu cầu tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân cần lưu ý:

+ nếu bình điện phân có cực dương thì được coi là điện trở thuần.

<3

2. Trường hợp chất thoát ra ở điện cực là chất khí thì ta vẫn áp dụng công thức trên để tìm khối lượng khí thoát ra rồi tính thể tích (ở điều kiện tiêu chuẩn 1 mol khí chiếm thể tích 22400 cm3).

iv. bài tập áp dụng

bài học 1: một tấm kim loại được mạ kẽm bằng niken. biết bề mặt

bề mặt của kim loại là 40 cm2, cường độ dòng điện qua bình chứa là 2a, niken có khối lượng riêng d = 8,9.103 kg / m3, a = 58, n = 2. tính bề dày của lớp niken trên tấm kim loại sau khi điện phân 30 phút. coi niken bám đều trên bề mặt tấm kim loại.

hướng dẫn:

sử dụng công thức: m = ( frac {1} {f}. frac {a} {n} ). it

– độ dày lớp phủ được tính: (d = frac {v} {s} = frac {m} {s.d} = frac {a.i.t} {f.n.s.d} = 0,03mm )

áp phích 2: điện phân dung dịch h2so4 với điện cực platin, ta đạt được khi có hiđro và oxi trong 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 độ lớn i = 5a và trong thời gian t = 32 phút 10 s.

hướng dẫn:

– khối lượng hydro thu được ở catốt: m1 = ( frac {1} {f}. frac {a_ {1}} {n_ {1}} ). it = 0,1 g.

– thể tích hydro thu được ở catốt: (v_ {1} = frac {0,1} {2} .22400 = 1200cm ^ {3} )

– khối lượng khí oxi thu được là: m2 = ( frac {1} {f}. frac {a_ {2}} {n_ {2}} ). it = 0,8 g.

– thể tích oxy tạo thành là: (v_ {2} = frac {0.8} {32} .22400 = 560cm ^ {3} )

Bài 3: cho mạch điện trong hình.

trong đó bộ nguồn có 10 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có emf ( xi ) = 4v qua điện trở trong r = 0,2 ( omega ) được nối thành 2 dây, mỗi dây có 5 nguồn. đèn đốt (6v – 18w). điện trở r1 = 5 ( omega ); r2 = 2,9 ( omega ); r3 = 3 ( omega ); rb = 5 ( omega ) trong bình điện phân được dung dịch zn (no3) 2 với cực dương bằng zn. tính toán:

Xem Thêm : Cấu trúc too to: Quá.đến nỗi không thể làm gì… – Step Up English

a) dòng điện chạy trong mạch chính.

b) lượng zn thoát ra ở catốt của bình điện phân trong thời gian 2 giờ 8 phút 40 giây. biết rằng zn có một hóa trị

2 và có khối lượng nguyên tử là 65.

c) hiệu điện thế giữa hai điểm a và m.

Bài 4: cho mạch điện trong hình.

trong đó bạn có ghi đèn d (6v – 6w); r1 = 3 ( omega ); r2 = r4 = 2 ( omega ); r3 = 6 ( omega ); rb = 4 ( omega ) trong tế bào điện phân dung dịch cuso4 với cực dương bằng đồng; nguồn điện gồm 10 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có emf có điện trở trong r = 0,2 ( omega ) mắc nối tiếp. tính toán:

a) suất điện động của mỗi nguồn năng lượng.

b) lượng đồng thoát ra ở catốt của bình điện phân sau 32 phút 10 giây.

c) biết rằng đồng có hóa trị 2 và khối lượng nguyên tử là 64.

Xem thêm: TDEE là gì? Cách tính TDEE chuẩn xác để kiểm soát lượng calo

d) sự khác biệt tiềm ẩn giữa hai điểm a và n.

bài 5: cho mạch điện trong hình.

trong đó nguồn có 10 nguồn giống nhau, mỗi nguồn có emf = 3,6v, điện trở trong r = 0,8 ( omega ) mắc thành 2 dây, mỗi dây có 5 nguồn. đèn d có ghi (6v – 3w). điện trở r1 = 4 ( omega ); r2 = 3 ( omega ); r3 = 8 ( omega ); rb = 2 ( omega ) trong bình điện phân dung dịch cuso4 với cực dương bằng đồng. điện trở của dây nối với ampe kế, vôn kế

a) Xác định số đọc của ampe kế và vôn kế.

b) Tính khối lượng Cu thoát ra ở catot của bình điện phân trong thời gian 32 phút 10 giây. biết cu có hóa trị 2 và nguyên tử khối là 64.

c) cho biết đèn có sáng bình thường không? tại sao?

v. luyện tập

bài 1: người ta muốn mạ một bề mặt kim loại có diện tích 2dm2 thì cần dùng 300g đồng để mạ. vì khối lượng riêng của đồng là 8900 kg / m3. thời gian điện phân là 2h 35 ‘. cường độ dòng điện dùng để điện phân là 50a.

a. xác định khối lượng đồng còn lại sau lần điện phân trước?

b. độ dày của lớp đồng bám trên bề mặt kim loại?

c. Nếu muốn điện phân hết lượng đồng đó thì phải mất bao lâu?

d. Chiều dày của lớp đồng khi được mạ với khối lượng trên là bao nhiêu?

Bài 2: Người ta muốn bóc một lớp bạc dày d = 15 mm trên một tấm kim loại có diện tích s = 2 cm2 bằng phương pháp điện phân. cường độ dòng điện là 1a vì khối lượng riêng của bạc là 10490 kg / m3, khối lượng mol của bạc là 108.

a. Tính khối lượng của lớp bạc trên?

b. tính toán thời gian cần thiết để loại bỏ lớp bạc.

Bài 3: Để dát 200g vàng lên bề mặt một chiếc nhẫn người ta dùng dòng điện có cường độ 5A. Tính thời gian cần để tráng vàng hoàn toàn, cho rằng khối lượng mol của vàng là 197.10-3 kg / mol, hóa trị của vàng là 1.

bài 4: thời gian cần thiết để bóc một lớp niken dày 5 ( mu ) m trên bề mặt 2cm2 là 3h 45 ’34s. Vì khối lượng riêng của niken là 8900 kg / m3 nên khối lượng mol của niken là 59.10-3 kg / m3. Niken có hóa trị 2. Tính cường độ dòng điện dùng trong bài?

Bài toán 5: một vật kim loại mạ niken, diện tích s = 120 cm2. Dòng điện chạy qua bình điện phân có độ lớn i = 0,3 a. thời gian điện phân là 5h. tính độ dày của lớp niken bám vào vật kim loại trong?

Bài 6: Một bình điện phân dung dịch bạc nitrat có điện trở 2,5 ( omega ). cực dương bằng bạc (ag), hiệu điện thế đặt vào hai đầu bình là 10v. sau 16,5s khối lượng bạc bám vào catot là bao nhiêu?

bài 7: người ta cần mạ một tấm huy chương có diện tích toàn phần là 25 cm2, muốn cho lớp mạ dày 20mm có cường độ dòng điện qua bình điện phân là 10a. mât bao lâu? Vì khối lượng riêng của vàng là 19300 kg / m3, hóa trị của vàng là 1, khối lượng mol của vàng là 197.

bài 8: cho dòng điện qua bình điện phân chữa được dung dịch cuso4, có cực dương bằng cu. biết đương lượng điện hoá của đồng k = 3,3.10-7 kg / c. để catot giống 0,33 kg đồng thì điện tích qua bình điện phân phải bằng bao nhiêu?

Bài 9: Chiều dày của lớp niken bao phủ một tấm kim loại là d = 0,05 ( mu ) m. sau khi điện phân trong 30 phút. diện tích tấm bìa là 30 cm2. Tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân?

Bài 10: một kim loại dùng để mạ điện, biết kim loại này có hoá trị 2. Nếu cho dòng điện có cường độ 10a và thời gian điện phân là 1h thì thu được khối lượng 10,95 g.xác định tên kim loại trong?

nếu thời gian điện phân là 1h 40p 26s, với cùng giá trị của i thì khối lượng kim loại thu được là bao nhiêu

tất cả nội dung của bài viết. xem thêm và tải xuống tệp chi tiết bên dưới:

tải xuống

Trắc nghiệm Vật lý lớp 11 – Xem ngay