Bài 1. Cường độ dòng điện trang 86, 87, 88, 89, 90 Vật Lí 11 Cánh diều

KĐ

Muốn truyền năng lượng điện từ nơi này đến nơi khác người ta dùng dây dẫn để truyền dòng điện. Với một đường dây dẫn điện, năng lượng điện truyền trên dây càng lớn, dòng điện chạy trong dây càng mạnh. Tác dụng mạnh yếu của dòng điện được đặc trưng bằng đại lượng nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức học được trong bài, nêu đại lượng vật lí đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện.

Lời giải chi tiết:

Tác dụng mạnh yếu của dòng điện được đặc trưng bằng cường độ dòng điện.

CH

Các hạt mang điện trong kim loại có đặc điểm gì?

Phương pháp giải:

Loại hạt mang điện trong kim loại.

Lời giải chi tiết:

Các hạt mang điện trong kim loại là các electron tự do.

CH 1

Tại sao các electron chuyển động có hướng khi nối dây dẫn với nguồn điện?

So sánh chiều chuyển động thành dòng của các electron trong kim loại với chiều dòng điện quy ước chạy qua dây dẫn.

Phương pháp giải:

Sử dụng kiến thức về điện trường và lực điện.

Lời giải chi tiết:

Khi nối dây dẫn với nguồn điện, giữa hai đầu dây dẫn xuất hiện một hiệu điện thế, tạo ra một điện trường trong dây dẫn đó. Khi đó, lực điện tác dụng lên các electron khiến chúng chuyển động có hướng di chuyển theo chiều từ cực âm đến cực dương của nguồn điện.

Chiều dòng điện quy ước: chiều từ cực dương đến cực âm của nguồn điện. Như vậy, chiều chuyển động thành dòng của các electron ngược lại với chiều dòng điện quy ước.

CH 2

Tại sao các ion mang điện tích trái dấu chuyển động ngược chiều nhau?

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức về lực điện và điện trường.

Lời giải chi tiết:

Dưới tác dụng của điện trường do nguồn điện tạo ra, lực điện tác dụng lên các ion làm ion dương chuyển động cùng chiều điện trường về phía cực âm, ion âm chuyển động ngược chiều điện trường đi về phía cực dương.

CH 3

Dòng điện có thể chạy qua nước sông, nước máy không? Tại sao?

Phương pháp giải:

Điều kiện để một vật liệu dẫn điện.

Lời giải chi tiết:

Dòng điện có thể chạy qua nước sông, nước máy. Vì trong nước song, nước máy có nhiều ion kim loại, là các hạt mang điện tích, dưới tác dụng của điện trường sẽ chuyển động thành dòng có hướng, khác với nước cất chỉ gồm các phân tử nước trung hòa về điện.

LT 1

Kể tên một số thiết bị điện. Thiết bị này hoạt động dựa trên tác dụng nào của dòng điện?

Thiết bị này hoạt động mạnh khi nào?

Phương pháp giải:

Nêu một số thiết bị điện quen thuộc trong cuộc sống.

Lời giải chi tiết:

Các thiết bị điện: Bóng đèn sợi đốt, bếp điện, bàn là, …

Bóng đèn sợi đốt hoạt động dựa trên tác dụng phát sáng của dòng điện.

Bếp điện, bản là hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.

Các thiết bị này hoạt động mạnh khi cường độ dòng điện qua nó lớn.

LT 2

Nối hai đầu một đèn sợi đốt vào hai cực của một viên pin.

- Chiều và cường độ dòng điện qua đèn có thay đổi theo thời gian không?

- Cho biết trong 4 s có điện lượng 2 C chạy qua đèn. Xác định cường độ dòng điện chạy qua đèn.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức đã học về điện trường và định nghiac về cường độ dòng điện.

Lời giải chi tiết:

Nối hai đầu bóng đèn sợi đốt với hai cực của viên pin thì chiều và cường độ dòng điện qua bóng đèn không thay đổi theo thời gian.

Cường độ dòng điện chạy qua đèn là: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}} = \frac{2}{4} = 0,5\)(A).

TH

Cho các dụng cụ: 01 đồng hồ đo điện đa năng, 01 pin 1,5 V, 01 biến trở \(100\Omega \), 01 bòng đèn sợi đốt loại 1,5V, dây điện, công tắc, bảng để lắp mạch điện.

Thực hiện thí nghiệm minh họa cường độ dòng điện đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện.

Phương pháp giải:

Thiết kế sơ đồ mạch điện sao cho quan sát được độ sáng của bóng đèn thay đổi khi cường độ dòng điện thay đổi.

Lời giải chi tiết:

Đóng khóa K, quan sát số chỉ của đồng hồ đo điện về cường độ dòng điên qua mạch và độ sáng của đèn dây tóc.

Thay đổi các giá trị điện trở ở biến trở bằng cách thay đổi vị trí con chạy. Thấy được cường độ dòng điện qua mạch (qua đèn) càng lớn thì đèn càng sáng. Điều này thể hiện rằng, cường độ dòng điện đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện.

CH

Dòng điện không đổi là dòng điện một chiều. Nhưng ngược lại thì không đúng. Có những dòng điện không đổi chiều nhưng lại có cường độ thay đổi, ví dụ như xung điện một chiều trong vật lí trị liệu. Hãy tìm hiểu thêm về đặc điểm của xung điện một chiều.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu đặc điểm của xung một chiều 

Lời giải chi tiết:

Dòng điện xung là dòng điện do nhiều xung điện liên tiếp tạo nên. Xung điện là dòng điện chỉ xuất hiên trong thời gian ngắn, xen kẽ giữa các xung là khoảng nghỉ hoàn toàn không có dòng điện.

Hình thể xung gồm: hình thang, hình gai nhọn, hình chữ nhật, hình lưỡi cày, hình sin.

Thời gian tồn tại của xung (độ rộng của xung) là t, thời gian nghỉ là t₀ thì chu kỳ là \(T = t + {t_0}\).

Biên độ xung là cường độ mạnh nhất của xung điện.

Tác dụng sinh lí của dòng điện xung: Dòng điện xung tác động lên cơ thể có thể kích thích gây hưng phấn hoặc ức chế làm giảm hưng phấn thần kinh.

LT

Dòng điện chạy qua một dây dẫn bằng kim loại có cường độ là 1 A. Tính số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong thời gian 1 s

Phương pháp giải:

Tính điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 s rồi tính số electron dịch chuyển qua.

Lời giải chi tiết:

Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 s là: \(\Delta q = I.\Delta t = 1.1 = 1\)(C).

Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong 1 s là: \(N = \frac{{\Delta q}}{{\left| {{q_e}} \right|}} = \frac{1}{{1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 6,{25.10^{18}}\)(electron).

VD

Đoạn dây đồng có tiết diện thẳng \({5.10^{ - 6}}\)m², mật độ electron dẫn \(8,{5.10^{28}}/{m^3}\)và đang có cường độ dòng điện 1 A chạy qua. Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của electron trong đoạn dây này. Giải thích tại sao tốc độ dịch chuyển có hướng của electron rất nhỏ.

Phương pháp giải:

Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của electron theo công thức \(v = \frac{I}{{Sne}}\).

Lời giải chi tiết:

Tốc độ dịch chuyển có hướng của electron trong đoạn dây là: \(v = \frac{I}{{Sne}} = \frac{1}{{{{5.10}^{ - 6}}.8,{{5.10}^{28}}.1,{{6.10}^{ - 19}}}} = \frac{1}{{68000}} = 1,{471.10^{ - 5}}\)(m/s).

Tốc độ dịch chuyển có hướng của electron rất nhỏ do mật độ electron rất lớn, đồng thời các electron còn thực hiện dao động nhiệt gây ra khả năng va chạm cao trong khi dịch chuyển. Ngoài ra, còn có lực hút giữa các ion dương và electron gây cản trở sự dịch chuyển.