Mục lục bài viết
Cập Nhật: 2022-03-10 04:13:10,Bạn Cần tương hỗ về Dòng điện trong sắt kẽm kim loại lớp 11. Quý khách trọn vẹn có thể lại Comments ở cuối bài để Ad đc tương hỗ.
Tóm lược đại ý quan trọng trong bài
Chuyển động của những electron tự do va chạm với nút mạng → nút mạng cản trở hoạt động giải trí và sinh hoạt của eletron → hình thành điện trở của sắt kẽm kim loại
Hiện tượng nhiệt điện
$R = rhodfracellS=R_o[1 + alpha(t – t_o)]$
$rho=rho_o[1 + alpha(t – t_o)]$
Suất điện động nhiệt điện:
$E=alpha_T(T_2 – T_1)$
Trong số đó:
Khi nhiệt độ hạ xuống → điện trở của sắt kẽm kim loại hạ xuống → khi nhiệt độ giảm đến giá trị tới hạn TC → điện trở giảm đột ngột về không→ đấy là hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn
Bài tập 1. Một bóng đèn 220 V – 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng thường thì thì nhiệt độ của dây tóc bóng đèn là 2000$^0 $C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và lúc không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường tự nhiên vạn vật thiên nhiên là 20$^0 $C và thông số nhiệt điện trở của vônfram là α=4,5.10$^-3 $K-1.
Khi thắp sáng điện trở của bóng đèn là:
[R_đ=dfracU_đ^2P_đ]=484 Ω.
Khi không thắp sáng điện trở của bóng đèn là:
[R_o=dfracR_đ1+alpha (t-t_o)]= 48,8 Ω.
Bài tập 2. Một bóng đèn 220 V – 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 20$^0 $C là Ro=121 Ω. Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng thường thì. Cho biết thông số nhiệt điện trở của vônfram là α=4,5.10$^-3 $K-1.
Khi sáng thường thì: [R_đ=dfracU_đ^2P_đ]=1210 Ω.
RUsD_đ$=Ro[1+α(t – to)] => t=2020o C.
Bài tập 3. Dây tóc của bóng đèn 220 V – 200 W khi sáng thường thì ở nhiệt độ 2500$^0 $C có điện trở lớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 100$^0 $C. Tìm thông số nhiệt điện trở α và điện trở Ro của dây tóc ở 100$^0 $C.
+ Khi thắp sáng, đèn sáng thường thì ở nhiệt độ 25000C điện trở của bóng đèn là:
[R_S = dfracU^2P = dfrac220^2200 = 242Omega ]
+ Ở nhiệt độ 1000C : [R_0 = dfracR_Srm[1 + alpha (100 – t_0)rm] = dfrac24210,8 = 22,4Omega ]
Ta có:
[beginarraylR_S = R_0rm[1 + alpha (2500 – 100)rm]\ to alpha = 4,08.10^ – 3K^ – 1endarray]
Bài tập 4. Ở nhiệt độ t1=25$^0 $C, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U1=20 mV thì cường độ dòng điện qua đèn là I1=8 mA. Khi sáng thường thì, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U2=240 V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2=8 A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng thường thì. Biết thông số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là α=4,2.10$^-3 $K-1.
Điện trở của dây tóc ở 25$^0 $C: R1=U1/I1=2,5 Ω.
Điện trở của dây tóc khi sáng thường thì: R2=U2/I2=30 Ω.
Vì: R2=R1(1+α(t2 – t1)) => t2=2644o C.
Bài tập 5. Một mối hàn của cặp nhiệt điện có thông số nhiệt điện động αUsD_T$=65 µV/K được đặt trong không khí ở 20$^0 $C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 320$^0 $C. Tính suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện đó.
E = αUsD_T$(T2 – T1)=0,0195 V.
Bài tập 6. Một mối hàn của cặp nhiệt điện nhúng vào nước đá đang tan, mối hàn kia được nhúng vào hơi nước sôi. Dùng milivôn kế đo được suất nhiệt điện động của cặp nhiệt điện là 4,25 mV. Tính thông số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện đó.
E = αUsD_T$(T2 – T1) => αUsD_T$= 42,5.10-6 V/K.
Bài tập 7. Nhiệt kế điện thực ra là một cặp nhiệt điện vốn để làm đo nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp mà ta không thể dùng nhiệt kế thường thì để đo được. Dùng nhiệt kế điện có thông số nhiệt điện động αUsD_T$= 42 µV/K để đo nhiệt độ của một lò nung với một mối hàn đặt trong không khí ở 20$^0 $C còn mối hàn kia đặt vào lò thì thấy milivôn kế chỉ 50,2 mV. Tính nhiệt độ của lò nung.
E = αUsD_T$(T2 – T1)
=> T2 = 1215o C.
Với Các dạng bài tập Dòng điện trong sắt kẽm kim loại tinh lọc có đáp án rõ ràng Vật Lí lớp 11 tổng hợp những dạng bài tập, 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải rõ ràng với khá đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ tương hỗ học viên ôn tập, biết phương pháp làm dạng bài tập Dòng điện trong sắt kẽm kim loại từ đó đạt điểm trên cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 11.
1. Bản chất của dòng điện trong sắt kẽm kim loại
Thuyết electron về tính chất dẫn điện của sắt kẽm kim loại:
– Trong sắt kẽm kim loại, những nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành những ion dương.
Hình 1.1. Mạng tinh thể tạo bởi những ion dương sắp xếp có trật tự và những electron tự do hoạt động giải trí và sinh hoạt hỗn loạn
+ Các ion dương link với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể sắt kẽm kim loại.
+ Các ion dương giao động nhiệt xung quanh nút mạng.
– Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành những electron tự do với tỷ trọng n không đổi. Chúng hoạt động giải trí và sinh hoạt hỗn loạn tạo thành khí electron tự do.
– Điện trường E→ do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện.
– Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở hoạt động giải trí và sinh hoạt của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của sắt kẽm kim loại.
– Hạt tải điện trong sắt kẽm kim loại là những electron tự do. Mật độ của nó rất cao nên sắt kẽm kim loại dẫn điện rất tốt.
⇒ Dòng điện trong sắt kẽm kim loại là loại chuyển dời có vị trí hướng của những electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của sắt kẽm kim loại theo nhiệt độ
Điện trở suất ρ của sắt kẽm kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm số 1: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]
Trong số đó:
+ ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC (thường ở 20oC)
+ ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
+ α là thông số nhiệt điện trở (K-1)
Hệ số nhiệt điện trở không những tùy từng nhiệt độ mà vào cả độ sạch và quyết sách gia công của vật tư đó.
3. Điện trở của sắt kẽm kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn
– Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của sắt kẽm kim loại giảm liên tục. Đến gần 0oK điện trở của sắt kẽm kim loại sạch thường rất bé.
– Một số sắt kẽm kim loại và sắt kẽm kim loại tổng hợp, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột hạ xuống bằng 0. Ta nói rằng những vật tư ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
– Ứng dụng của hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn:
+ Các cuộn dây siêu dẫn được vốn để làm tạo ra những từ trường rất mạnh.
+ Dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao tích điện trên đường dây không hề nữa.
4. Hiện tượng nhiệt điện
– Nếu lấy hai dây sắt kẽm kim loại rất khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây rất khác nhau, trong mạch có một suất điện động E. E gọi là suất điện động nhiệt điện và bộ hai dây dẫn hàn hai nguồn vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.
Electron khuếch tán từ trên đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương
– Suất điện động nhiệt điện:
E = αT(T1 – T2)
Trong số đó:
+ T1 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn nữa (K)
+ T2 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
+ αT là thông số nhiệt điện động (V/K)
– Cặp nhiệt điện được sử dụng phổ cập để đo nhiệt độ.
Điện trở của vật dẫn có thể được tính theo công thức:
Trong đó:
• ρ là điện trở suất (Ω.m)
• l là chiều dài vật dẫn (m)
• S là tiết diện thẳng của dây dẫn (mét vuông)
Ví dụ 1: Một đường ray xe điện bằng thép có diện tích quy hoạnh s tiết diện bằng 56 cm2. Hỏi điện trở của đường ray dài 10 km bằng bao nhiêu ? cho biết thêm thêm điện trở suất của thép bằng 3.10-7 Ω.m
Hướng dẫn:
Ta có:
Ví dụ 2: Một dây dẫn có đường kính 1mm, chiều dài 2m và điện trở 50 mΩ. Hỏi điện trở suất của vật tư?
Hướng dẫn:
Trước tiên ta tính diện tích quy hoạnh s tiết diện của dây dẫn:
Mà
Ví dụ 3: Đường kính của một dây sắt bằng bao nhiêu để nó có cùng điện trở như một dây đồng có đường kính 1,20 mm và cả hai dây có cùng chiều dài. Cho biết điện trở suất của đồng và sắt lần lượt là 9,68.10–8 Ω.m; 1,69.10–8 Ω.m.
Hướng dẫn:
Gọi d1 và d2 là đường kính của dây sắt và dây đồng.
Gọi S1 và S2 là diện tích quy hoạnh s tiết diện của dây sắt và dây đồng.
Điện trở của hai dây lần lượt là:
Hai dây có cùng điện trở và chiều dài nên:
Từ (1) và (2) ta có:
Ví dụ 4: Một biến trở con chạy có điện trở lớn số 1 là 150Ω. Dây điện trở của biến trở là một sắt kẽm kim loại tổng hợp nicrom có tiết diện 0,11mm2 và được quấn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đường kính 2,5cm. Biết điện trở suất của nicrom là một trong những,1.10-6Ωm
a) Tính số vòng dây của biến trở này.
b) Biết dòng điện lớn số 1 mà dây trọn vẹn có thể chịu được là 2A. Hỏi trọn vẹn có thể đặt vào hai đầu dây này một hiệu điện thế lớn số 1 là bao nhiêu để biến trở không trở thành hỏng.
Hướng dẫn:
a) Ta có:
Chiều dài của dây là:
+ Chiều dài một vòng quấn: C = 2πR = πd = 0,0785m
+ Số vòng quấn:
vòng
b) Điện trở lớn số 1 của biến trở là R0 = 150Ω. Nên hiệu điện thế lớn số 1 trọn vẹn có thể đặt vào biến trở là: Umax = Imax.R0 = 2.150 = 300V
Bài 1. Một dây đồng dài l1 = 1m. Tìm chiều dài l2 của dây nhôm để hai dây đồng và nhôm có cùng khối lượng và điện trở. Đồng có điện trở suất ρ1 = 1,7.10-8 Ωm, khối lượng riêng D1 = 8,9.103 kg/m3, nhôm có điện trở suất ρ2 = 2,8.10-8 Ωm, khối lượng riêng D2 = 2,7.103 kg/m3.
Lời giải:
Ta có:
vì R1 = R2
Mà m1 = mét vuông ⇔ S1l1D1 = S2l2D2
Từ (1) và (2)
Bài 2. Một dây nhôm dạng hình trụ tròn được quấn thành cuộn có khối lượng 0,81 kg, tiết diện thẳng của dây là 0,1 mm2. Tìm điện trở của dây đó biết rằng nhôm có khối lượng riêng và điện trở suất lần lượt là 2,7 g/cm3 và 2,8.10-8 Ω.m.
Lời giải:
+ Thể tích của cuộn dây:
+ Chiều dài của dây nhôm:
+ Điện trở của dây cuộn dây nhôm:
Bài 3. Hai vật được sản xuất cùng một vật tư và có chiều dài bằng nhau. Vật dẫn A là một dây đặc có đường kính 1 mm. Vật dẫn B là một ống rỗng có đường kính ngoài 2 mm và đường kính trong một mm. Hỏi tỉ số điện trở RA / RB đo được giữa hai đầu của chúng là bao nhiêu?
Lời giải:
Điện trở của hai dây lần lượt là:
Hai dây dẫn cùng vật tư và chiều dài nên:
Từ (1) và (2) ta có:
Bài 4. Để mắc đường dây tải điện từ vị trí A đến vị trí B ta cần 1000 kg dây đồng có điện trở suất 1,69.10-8 Ω.m . Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm 2,82.10 – 8 Ω.m mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện thì phải dùng bao nhiêu kg nhôm ? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m3 và của nhôm là 2700 kg/m3.
Lời giải:
Đường dây tải truyền từ A đến B nên có cùng chiều dài: l1 = l2 = 1
Khối lượng dây đồng cần để truyền từ A đến B: m1 = D1V1 = D1l1S1 (1)
Khối lượng dây nhôm cần để truyền từ A đến B: mét vuông = D2V2 = D2l2S2 (2)
Từ (1) và (2) ta có:
Điện trở của dây đồng:
Điện trở của dây nhôm:
Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện thì điện trở trên đường dây truyền từ A đến B phải bằng nhau:
Thay (4) vào (3) ta được:
Thay số ta được:
+ Dòng điện trong sắt kẽm kim loại tuân theo định luật ôm:
+ Điện trở suất của sắt kẽm kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm số 1: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)] , với ρ0 là điện trở suất của sắt kẽm kim loại ở t0 oC.
+ Điện trở của sắt kẽm kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm số 1: Rt = r0[1 + α(t – t0)] , với R0: điện trở ở t0 oC; α (K-1): thông số nhiệt của điện trở.
Ví dụ 1: Một dây đồng có điện trở R1 = 2 Ω ở 20oC. Sau thuở nào hạn có dòng điện trải qua, nhiệt độ của dây đồng là 74oC. Tính điện trở R2 của dây đồng ở 74oC. Hệ số nhiệt điện trở của đồng α = 0,004 K-1.
Hướng dẫn:
Điện trở R2 của dây đồng ở 74oC: R2 = R1[1 + α(t2 – t1)] = 2(1 + 0,004.54) = 2,43Ω
Ví dụ 2: Một thanh than và một thanh sắt có cùng tiết diện thẳng mắ tiếp nối đuôi nhau. Tìm tỉ số chiều dài của hai thanh để điện trở của mạch này sẽ không phụ thuộc nhiệt độ. Than có ρ1 = 4.10-5 Ωm, α1 = -0,8.10-3 K-1; sắt có ρ2 = 1,2.10-7 Ωm, α2 = -0,6.10-3 K-1.
Hướng dẫn:
Ở nhiệt độ t, ta có:
R1 = R01(1 + α1t); R2 = R02(1 + α2t).
R1 mắc tiếp nối đuôi nhau R2, điện trở tương tự:
R = R1 + R2 = (R01 + R02) + (α1R01 + α2R02)t .
Muốn R không phụ thuộc nhiệt độ thì: α1R01 + α2R02 = 0
Ví dụ 3: Một bóng đèn 220V – 100W khi sáng thường thì thì nhiệt độ của dây tóc là 2000oC. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và lúc không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường tự nhiên vạn vật thiên nhiên là 200C và dây tóc đèn làm bằng Vonfram có α = 4,5.10-3 K-1.
Hướng dẫn:
+ Điện trở của dây tóc bóng đèn khi thắp sáng:
+ Điện trở của dây tóc bóng đèn lúc không thắp sáng:
R = R0[1 + α(t – t0)]
Ví dụ 4: Dây tóc bóng đèn 220V – 200W khi sáng thường thì ở 2500oC có điện trở lớn gấp 10,8 lần so với điện trở của nó ở 100oC. Tính thông số nhiệt điện trở α và điện trở R0 của nó ở 100oC. Coi rằng điện trở của dây tóc bóng đèn trong tầm nhiệt độ này tăng số 1 theo nhiệt độ.
Hướng dẫn:
+ Điện trở của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng thường thì:
Coi rằng điện trở của dây tóc bóng đèn trong tầm nhiệt độ này tăng số 1 theo nhiệt độ nên ta có:
R = R0[1 + α(t – t0)]
+ Theo đề:
Ví dụ 5: Một bóng đèn loại 220V – 40W làm bằng vonfram. Điện trở của dây tóc đèn ở 20oC là R0 = 121Ω. Tính nhiệt độ t của dây tóc khi đèn sáng thường thì. Coi điện trở suất của vonfram trong tầm nhiệt độ này tăng số 1 theo nhiệt độ với thông số nhiệt điện trở α = 4,5.10-3 K-1.
Hướng dẫn:
+ Điện trở của bòng đèn khi đèn sáng thường thì:
+ Ta có: R = R0[1 + α(t – t0)]
Bài 1. Dựa vào quy luật phụ thuộc nhiệt độ của điện trở suất của dây sắt kẽm kim loại, tìm công thức xác lập sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở R của một dây sắt kẽm kim loại có độ dài l và tiết diện S. Giả thiết trong tầm nhiệt độ ta xét, độ dài và tiết diện của dây sắt kẽm kim loại không thay đổi.
Lời giải:
+ Ta có: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]
+ Vì coi chiều dài l và S là không đổi nên ta có:
+ Mà:
Vậy: R = R0[1 + α(t – t0)]
Bài 2. Dây tóc bóng đèn 220V – 100W khi sáng thường thì ở 2485oC điện trở lớn gấp 12,1 lần so với điện trở của nó ở 20oC. Tính thông số nhiệt điện trở α và điện trở R0 của dây tóc đèn ở 20oC. Giả thiết rằng điện trở của dây tóc bóng đèn trong tầm nhiệt độ này tăng số 1 theo nhiệt độ.
Lời giải:
+ Điện trở của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng thường thì:
+ Ta có: R = R0[1 + α(t – t0)]
+ Theo đề:
Bài 3. Khi hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U1 = 20mV thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I1 = 8mA, nhiệt độ dây tóc bóng đèn là t1 = 25o C. Khi sáng thường thì, hiệu điện thế giữa hai cực bóng đèn là U2 = 240V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8A. Coi điện trở suất của dây tóc bóng đèn trong tầm nhiệt độ này tăng số 1 theo nhiệt độ với thông số nhiệt điện trở α = 4,2.10-3 K-1. Nhiệt độ t2 của dây tóc đèn khi sáng thường thì là:
Lời giải:
+ Điện trở của dây tóc bóng đèn khi nhiệt độ là t1 = 25o C là:
+ Điện trở của dây tóc bóng đèn khi nhiệt độ là t2 là:
+ Sự phụ thuộc điện trở của vật đem vào nhiệt độ: R2 = R1[1 + α(t2 – t1)]
Bài 4. Đồng có điện trở suất ở 20oC là một trong những,69.10–8 Ω.m và có thông số nhiệt điện trở là 4,3.10-3 (K -1).
a) Tính điện trở suất của đồng khi nhiệt độ tăng thêm đến mức 1400C.
b) Khi điện trở suất của đồng có mức giá trị 3,1434.10 – 8 Ω.m thì đồng có nhiệt độ bằng bao nhiêu?
Lời giải:
a) Điện trở suất của sắt kẽm kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm số 1:
ρ = ρ0[1 + α(t – t0)] = 1,69.10-8[1 + 4,3.10-3(140 – 20)] ⇒ ρ = 2,56.10-8(Ω.m)
b) Ta có: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]
Bài 5. Một dây sắt kẽm kim loại có điện trở 20Ω khi nhiệt độ là 25oC. Biết khi nhiệt độ tăng thêm 4000C thì điện trở của dây sắt kẽm kim loại là 53,6 .
a) Tính thông số nhiệt điện trở của dây sắt kẽm kim loại.
b) Điện trở của dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu khi nhiệt độ tăng đến 300oC Tính từ lúc 25oC.
Lời giải:
a) Ta có: R = R0[1 + α(t – t0)]
b) R = R0[1 + α(t – t0)] = 20[1 + 4,2.10-3(300 – 25)] = 43,1Ω ⇒ ΔR = R – R0 = 43,1Ω
Bài 6. Dây tỏa nhiệt của nhà nhà bếp từ có dạng hình trụ ở 20oC có điện trở suất ρ = 5.10-7 Ωm, chiều dài 10 m, đường kính 0,5 mm.
a) Tính điện trở của sợi dây ở nhiệt độ trên.
b) Biết thông số nhiệt của điện trở của dây trên là α = 5.10-5 K-1. Tính điện trở ở 200oC.
Lời giải:
a) Điện trở của dây dẫn:
+ Vì dây hình trụ nên:
b) Ta có: R = R0[1 + α(t – t0)] = 25,46[1 + 5.10-5(200 – 20)] = 25,69Ω
Reply
6
0
Chia sẻ
– Một số Keyword tìm kiếm nhiều : ” đoạn Clip hướng dẫn Dòng điện trong sắt kẽm kim loại lớp 11 tiên tiến và phát triển nhất , Share Link Cập nhật Dòng điện trong sắt kẽm kim loại lớp 11 “.
Quý khách trọn vẹn có thể để lại Comments nếu gặp yếu tố chưa hiểu nghen.
#Dòng #điện #trong #kim #loại #lớp Dòng điện trong sắt kẽm kim loại lớp 11