Hướng dẫn giải nhanh vật lí 11 cánh diều bài 1: Cường độ dòng điện

MỞ ĐẦU

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 iện, 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?

Hướng dẫn trả lời:

Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh yếu của dòng điện 

I. CHUYỂN ĐỘNG CÓ HƯỚNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN

CH 1. Các hạt mang điện trong kim loại có đặc điểm gì?

Hướng dẫn trả lời:

Mật độ của các electron tự do trong kim loại rất cao nên kim loại có tính dẫn điện rất tốt. Bản chất của dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do.

CH 2. Tại sao các electron trong dây dẫn kim loại chuyển động có hướng khi nối dậy 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.

Hướng dẫn trả lời:

- Electron sẽ chuyển động theo hướng của lực điện trường sinh ra bởi điện áp từ nguồn. Các electron trong kim loại chuyển động có hướng vì chúng di chuyển từ một vị trí có năng lượng cao (nơi electron được đẩy đi bởi điện áp) đến một vị trí có năng lượng thấp hơn (nơi mà electron không còn bị tác động bởi điện áp). 

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

• Chiều của dòng điện quy ước chạy qua dây dẫn là chiều từ cực dương của nguồn điện đang tạo ra dòng điện, qua dây dẫn đến cực âm của nguồn điện.

• Chiều của các electron là chiều từ cực âm đến cực dương.

CH 3. Tại sao các ion mang điện tích trái dấu chuyển động ngược chiều nhau?

Hướng dẫn trả lời:

Dưới tác động của điện trường do nguồn điện tạo ra, ion dương bị hút về phía cực câm nên sẽ chuyển động cùng chiều điện trường. Còn ion âm bị hút về phía cực dương nên chuyển động ngược chiều điện trường.

CH 4. Dòng điện có thể chạy qua nước sông, nước máy không? Tại sao?

Hướng dẫn trả lời:

Dòng điện có thể chạy qua nước sông, nước máy vì trong đó chứa nhiều các hạt mang điện, các ion kim loại giúp dẫn điện 

II. CƯỜNG ĐỘ DÒNG 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?

Hướng dẫn trả lời:

Một số thiết bị điện thông dụng bao gồm:

• Bóng đèn: hoạt động dựa trên tác dụng của dòng điện làm nóng sợi dây kim loại trong bóng đèn, tạo ra ánh sáng.

• Quạt: hoạt động dựa trên tác dụng của dòng điện để tạo ra từ trường, kéo quạt quay.

• Tivi: hoạt động dựa trên tác dụng của dòng điện để kích hoạt các điểm ảnh trên màn hình, tạo ra hình ảnh và âm thanh.

• Tủ lạnh: hoạt động dựa trên tác dụng của dòng điện để làm mát, tạo ra nhiệt độ lạnh để bảo quản thực phẩm.

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.

Hướng dẫn trả lời:

Chiều dòng điện qua đèn không thay đổi theo thời gian, nhưng cường độ dòng điện có thể thay đổi sau thời gian dài sử dụng.

I = Q/t = 2/4 = 0,5A

LT 3. 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 khoảng thời gian 1 s

Hướng dẫn trả lời:

Số electron dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn này trong khoảng thời gian 1 s:

n = (I.Δt)/e = 1.1/(1,6.10⁻¹⁹) = 6,25.10¹⁸e

Vận dụng. Đoạn dây đồng có tiết diện thẳng 5.10⁻⁶m², mật độ electron dẫn 8,5.10²⁸/m³ 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 rất nhỏ của electron

Hướng dẫn trả lời:

v = ISne = 15.10^-6.8,5.10²⁸1,6.10^-19 = 14,71.10⁻⁶(m/s)

Tốc độ dịch chuyển có hướng của electron rất nhỏ vì mật độ các electron rất lớn, bên cạnh đó trong quá trình dịch chuyển sẽ gặp phải các hạt mang điện dương, chúng sẽ tương tác với nhau.