Trang chủ > Lớp 11 > Giải BT Vật Lí 11 > Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Giải BT Vật Lí 11

Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Giải BT Vật Lí 11

Bài 4 (trang 78 SGK Vật Lý 11): Do đâu mà trong cặp nhiệt điện có suất điện động?

Bài giải:

Trong cặp nhiệt điện có suất điện động là do:

- Trong cặp nhiệt điện gồm hai dây dẫn điện có bản chất khác nhau, hàn nối với nhau thành một mạch kín và hai mối hàn của nó được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau.

- Do mật độ êlectron tự do ở mỗi kim loại khác nhau nên tại mối hàn sẽ tồn tại một hiệu điện thế.

- Vì hai mối hàn của nó được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau, khi đó chuyển động nhiệt của các hạt tải điện ở hai đầu không giống nhau, làm cho hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây khác nhau, khiến trong mạch có suất điện động ℰ, gọi là suất nhiệt điện động.

Bài 5 (trang 78): Phát biểu nào là chính xác?

Các kim loại đều...

A. dẫn điện tố, 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.

Bài giải:

Phát biểu chính xác là B

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

Bài 6 (trang 78): 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 hóa trị đã bay tụ do ra khỏi tinh thể.

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

Bài giải:

Phát biểu D là chính xác.

Giải thích: Hạt tải điện trong kim loại là các êlectron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.

Bài 7 (trang 78): Một bóng đèn 220V-100W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc đèn là 2000oC. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường là 20oC và dây tóc đèn làm bằng vonfam.

Bài giải:

Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường (ở t = 2000oC):

Mặt khác, ta có: R = R0. (1 + α. (t – t0))

→ Điện trở bóng đèn khi không thắp sáng (ở t0 = 20oC)

Đáp số: R = 484Ω; R0 = 48,84Ω

Bài 8 (trang 78)

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

a) Tính mật độ êlectron tự do trong đồng.

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

Bài giải:

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 = 6,02.1023 hạt.

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

→ Thể tích của 1 mol đồng là:

Mật độ êlectron tự do trong đồng bằng mật độ nguyên tử đồng:

b) Coi dây tải hình trụ có tiết diện S = 10mm2 = 10.10-6m2, thể tích của 1mol đồng là V (m3) → Chiều dài sợi dây: l = V/S

Lượng điện tích chạy qua sợi dây trong thời gian Δ t là: Δ q = Ne.e (e là điện tích của 1 electron)

→ Cường độ dòng điện qua sợi dây là:

Gọi v là vận tốc trôi của êlectron dẫn trong dây dẫn (vận tốc cuốn của êlectron theo điện trường).

Đáp số:

a) ne = 8,37.1028 m-3;

b) v = 7,46.10-5m/s

Bài 9 (trang 78): Để mắc đường dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000kg dây đồng. Muốn thay dây đồng băng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg dây nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m3, của nhôm là 2700 kg/m3.

Bài giải:

Muốn thay thế dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, thì điện trở của dây nhôm phải bằng điện trở của dây đồng.

Với ρAl = 2,75.10-8 Ω m là điện trở suất của nhôm

ρCu = 1,69.10-8 Ω m là điện trở suất của đồng

Vì lCu = lAl = lAB = khoảng cách từ A đến B nên:

Trong đó: VAl, VCu lần lượt là thể tích của dây nhôm và dây đồng:

Từ (1) và (2) suy ra:

Khối lượng nhôm phải dùng là:

Đáp số: mAl = 493,65 kg