Hướng dẫn giải nhanh vật lí 11 CTST bài 16: Dòng điện. Cường độ dòng điện

I. KHÁI NIỆM DÒNG ĐIỆN 

II. CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN

Thảo luận 1 trang 99 sgk vật lý 11 ctst

Dựa vào bộ dụng cụ trong Hình 16.2, em hãy đề xuất phương án thí nghiệm khác để kiểm chứng tính mạnh yếu của dòng điện. Tiến hành thí nghiệm (nếu có điều kiện).

Đáp án:

* Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như sơ đồ trong Hình 16.3.

Bước 2: Đóng khoá K, điều chỉnh biến trở. Ứng với mỗi giá trị của biến trở, ghi nhận giá trị cường độ dòng điện được đo bởi ampe kế và nhận xét về độ sáng của bóng đèn.

* Báo cáo kết quả thí nghiệm: Biến trở tăng thì cường độ dòng điện giảm, độ sáng bóng đèn giảm và ngược lại.

Thảo luận 2 trang 100 sgk vật lý 11 ctst

Khi nói về dòng điện, chúng ta thường nhắc tới chiều của nó. Theo em, cường độ dòng điện I là đại lượng vectơ hay vô hướng?

Đáp án:

Ta có: I=Δq/Δt vì cả Δq,Δt đều là đại lượng vô hướng nên cường độ dòng điện I là đại lượng vô hướng.

Thảo luận 3 trang 100 sgk vật lý 11 ctst

Dựa vào công thức (16.1), hãy lập luận để dẫn dắt ra định nghĩa đơn vị đo điện lượng culông.

Đáp án:

Từ công thức I=Δq/Δt, trong đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI (A) đơn được chọn là đơn vị cơ bản, do đó 1 culông (1 C) là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong 1 s khi có dòng điện không đổi cường độ 1 A chạy qua. 

1C= 1A.1s = 1As

Luyện tập trang 101 sgk vật lý 11 ctst

Hãy so sánh cường độ của hai dòng điện không đổi sau:

Dòng điện 1: Cứ mỗi giây có 1,25.10$^{19}$ hạt electron chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn.

Dòng điện 2: Cứ mỗi phút có điện lượng 150 C chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn.

Đáp án:

Dòng điện 1: I1 = Δq/Δt = 1,25.10$^{19}$.1,6.10$^{-19}$ = 2A

Dòng điện 2: I2 = Δq/Δt = 150/60 = 2,5A

⇒ Dòng điện 2 có cường độ dòng điện lớn hơn.

Vận dụng trang 101 sgk vật lý 11 ctst

Mỗi khi trời mưa hay giông bão thường kèm theo các tia sét, đó là các dòng điện phóng từ đám mây xuống mặt đất với cường độ trung bình cỡ 300 000 A. Tia sét kéo dài 1,5 s. Hãy tính điện lượng đã di chuyển giữa đám mây và mặt đất trong mỗi tia sét.

Đáp án:

Q = I.t = 300000.1,5 = 450000(C)

III. VẬN TỐC TRÔI

Thảo luận 4 trang 101 sgk vật lý 11 ctst

Vì sao khi chưa có điện trường ngoài, các hạt tải điện trong dây dẫn chuyển động nhiệt không ngừng với tốc độ cỡ 10$^{6}$ m/s mà không có dòng điện trong dây dẫn?

Đáp án:

Không có dòng điện trong dây dẫn vì các hạt tải điện chuyển động hỗn loạn, không tạo thành dòng, không theo một hướng nhất định

Thảo luận 5 trang 102 sgk vật lý 11 ctst

Kết quả tính toán trong ví dụ cho thấy độ lớn vận tốc trôi rất nhỏ (cỡ 0,04 mm/s). Điều này có mâu thuẫn gì với hiện tượng đèn gần như sáng “tức thì” ngay khi bật công tắc hay không?

Đáp án:

Điều này xảy ra do hiểu lầm về tốc độ trôi của các electron trong dây dẫn so với tốc độ lan truyền của điện trường trong dây. Khi bạn bật công tắc, tất cả các electron trong dây dẫn không di chuyển đồng thời với tốc độ gần như tức thì, nhưng thay vào đó, một sóng điện trường lan truyền trong dây với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Khi điện trường lan truyền đến bóng đèn, nó làm cho các electron trong bóng đèn bắt đầu di chuyển và tạo ra ánh sáng.

Bài tập 1 trang 102 sgk vật lý 11 ctst

Một ống chứa khí hydrogen bị ion hoá đặt trong điện trường mạnh giữa hai điện cực làm xuất hiện dòng điện. Các electron chuyển động về cực dương, các proton chuyển động về cực âm. Biết mỗi giây có 3,1.10$^{18}$ electron và 1,1.10$^{18}$ proton chuyển động qua một tiết diện của ống. Hãy tính cường độ dòng điện và xác định chiều của nó.

Đáp án:

Chiều dòng điện là từ cực dương sang cực âm của ống.

I =$\frac{q}{t}$=$\frac{\left [ (n_{e}+n_{p})e \right ]}{t}$=$\frac{\left [ (3,1.10^{18}+1,1.10^{18}).1,6.10^{-19} \right ]}{1}$= 0,672A

Bài tập 2 trang 102 sgk vật lý 11 ctst

Một quả cầu bằng đồng cô lập. Một dây dẫn kim loại mang dòng điện đi vào nó và một dây dẫn kim loại khác mang dòng điện đi ra khỏi nó. Biết cường độ dòng điện đi vào lớn hơn cường độ dòng điện đi ra khỏi quả cầu là 2 μA.

a) Hỏi số electron của quả cầu tăng hay giảm theo thời gian?

b) Tính thời gian để quả cầu tăng (hoặc giảm) một lượng 1 000 tỉ electron.

 Đáp án:

a) Số electron của quả cầu giảm theo thời gian vì cường độ dòng điện đi vào lớn hơn cường độ dòng điện đi ra khỏi quả cầu là 2 μA

b) t = $n_{e}$.$\frac{e}{l}$=1000.10$^{9}$.$\frac{1,6.10^{-19}}{2.10^{-6}}$ = 0,08s

Bài tập 3  trang 102 sgk vật lý 11 ctst

Cho dòng điện 4,2 A chạy qua một đoạn dây dẫn bằng kim loại dài 80 cm có đường kính tiết diện 2,5 mm. Mật độ electron dẫn của kim loại này là 8,5.1028 electron/m3. Hãy tính thời gian trung bình mỗi electron dẫn di chuyển hết chiều dài đoạn dây.

Đáp án:

Ta có: I = nSve ⇒ v = I/nSe

Thời gian trung bình:

$\frac{ln\pi d^{2}e}{4l}$=$\frac{0,8.8,5.10^{28}.0,0025^{2}\pi .1,6.10^{-19}}{4,2.4}$=4047,619π (s) ≈3,5h