C1 trang 81 SGK: Để phân biệt môi trường dẫn diện có phải là chất điện phân hay không, ta có thể làm cách nào?
Trả lời:
Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải vật chất đi theo. Tới điện cực chỉ có các electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.
→ Để phân biệt môi trường dẫn điện có phải là chất điện phân hay không ta xem có vật chất bám lại ở trên điện cực hay không hoặc có một số chất thoát ra.
C2 trang 83 SGK: Vì sao các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ?
Trả lời:
Các định luật Fa-ra-đây có thể áp dụng cả với các chất được giải phóng ở điện cực nhờ phản ứng phụ vì dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng và vật chất bao gồm các chất được giải phóng ở điện cực là do phản ứng phụ sinh ra. Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận vơi điện lượng chạy qua bình đó.
m = k.q
k: đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực.
C3 trang 83 SGK: Có thể tính số nguyên tử trong một mol kim loại từ số Fa- ra – đây được không?
Trả lời:
Theo định luật Fa-ra-đây thứ II:
Trong đó:
n là hóa trị của nguyên tố.
A là khối lượng mol của chất được giải phóng ra ở điện cực.
k là đương lượng điện hóa của chất được giải phóng ở điện cực:
Theo định luật Fa-ra-đây thứ nhất ta được: k = m/q
q = N.e [N là số electron tự do chạy qua bình điện phân]
Nếu xét 1 mol kim loại có hóa trị là 1 thì m/A = 1mol; n = 1 thì số nguyên tử trong 1mol kim loại là:
C4 trang 84 SGK: Tại sao khi mạ đều, muốn lớp mã điều. Ta phải quay vật cần mạ trong điện phân?
Trả lời:
Khi mạ điện, vật cần mạ là catôt, anôt là tấm kim loại để mạ. Nếu ta không quay vật cần mạ trong lúc điện phân thì lượng kim loại bám vào vật cần mạ phía đối diện anôt sẽ nhiều hơn ở các phía khác vì vậy lớp mạ sẽ không đồng đều. Muốn lớp mạ điện đều ta phải quay vật cần mạ trong lúc điện phân.
Để tổng hợp kiến thức về dòng điện trong các môi trường, Kiến Guru giới thiệu đến các bạn bài viết tổng hợp kiến thức vật lý 11 chương dòng điện trong các môi trường.
Đây là một bài viết trong chuỗi bài viết Tổng hợp kiến thức vật lý 11 của nhà Kiến. Chúng mình mong muốn rằng chuỗi bài viết này có thể tóm gọn và chọn lọc ra những kiến thức cần thiết nhất cho bạn đọc nhưng bên cạnh đó cũng rất đầy đủ để các bạn có thể hiểu hết các hiện tượng vật lý, những lý thuyết cơ bản nhất để giúp các bạn trong việc học tập và nghiên cứu.
Riêng bài viết này, chúng mình sẽ tập trung vào các dòng điện trong các môi trường xung quanh chúng ta mà chúng ta có thể gặp phải. Một phần lý thuyết và ứng dụng cũng cực kì quan trọng trong những bài kiểm tra và bài thi có thể tập trung vào.
Nào bây giờ chúng ta cùng tìm hiểu nhé!
1. Dòng điện trong kim loại:
Bản chất dòng điện trong kim loại sẽ là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường.
Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρ0[1 + α[t – t0]].
α: hệ số nhiệt điện trở [K-1].
ρ0 : điện trở suất của vật liệu tại nhiệt độ t0.
Suất điện động của cặp nhiệt điện: E = αT[T1 – T2].
Trong đó T1 – T2 là hiệu nhiệt độ giữa 2 đầu: đầu nóng và đầu lạnh; αT là hệ số nhiệt điện động.
Hiện tượng siêu dẫn: Là hiện tượng điện trở suất của vật liệu sẽ giảm đi đột ngột xuống bằng 0 khi khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một lượng giá trị Tc nhất định. Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu.
2. Dòng điện trong chất điện phân:
Trong dung dịch, các muối, bazơ, axit bị phân li thành ion. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion ở trong điện trường theo hai hướng ngược nhau.
Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân sẽ tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và làm cực dương đi gọi là hiện tượng dương cực tan.
Nội dung các định luật Faraday:
+ Định luật 1: Khối lượng chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân sẽ tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.
m = kq
+ Định luật 2: Đương lượng hóa học của nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1/F , trong đó F ở đây gọi là số Faraday.
Biểu thức kết hợp nội dung hai định luật:
3. Dòng điện trong chất khí:
Trong điều kiện thường chất khí sẽ không dẫn điện. Chất khí chỉ dẫn điện khi trong lòng ở đó có sự ion hóa các phân tử.
Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion âm, ion dương và các electron do chất khí bị ion hóa sinh ra.
Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện thế lớn thì sẽ xuất hiện hiện tượng nhân hạt tải điện trong lòng chất khí.
Quá trình phóng điện vẫn tiếp tục được duy trì khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài gọi là quá trình phóng điện tự lực.
Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catot để nó phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.
4. Dòng điện trong chân không:
Là dòng chuyển động ngược chiều điện trường của các electron được bứt ra từ điện cực.
Diot chân không chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều, nó gọi là đặc tín chỉnh lưu.
Dòng electron được tăng tốc sau đó đổi hướng bằng điện trường và từ trường và nó được ứng dụng ở đèn hình tia catot [CRT].
5. Dòng điện trong chất bán dẫn:
Một số chất ở phân nhóm chính nhóm 4 như Si, Ge trong những điều kiện khác nhau có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện, gọi là bán dẫn.
Bán dẫn dẫn điện hằng hai loại hạt tải sẽ là electron và lỗ trống.
Ở bán dẫn tinh khiết, mật độ electron sẽ bằng mật độ lỗ trống. Ở bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống sẽ rất lớn hơn mật độ electron. Ở bán dẫn loại n, mật độ electron sẽ rất lớn hơn mật độ lỗ trống.
Lớp tiếp xúc n – p có đặc điểm cho dòng điện đi theo một chiều từ p sang n.
Đây gọi là đặc tính chỉnh lưu. Đặc tính này được dùng để chế tạo diot bán dẫn.
Bán dẫn còn được dùng chế tạo transistor và có đặc tính khuếch đại dòng điện.
Vậy là chúng ta đã cùng nhau bước qua bài viết tổng hợp kiến thức vật lý 11 chương dòng điện trong các môi trường. Các bạn cảm thấy chúng thật thú vị phải không nào?
Thời gian đi học của chúng ta thì có hạn nên đôi khi chúng ta sẽ vô tình lướt qua những kiến thức thú vị này bởi kiến thức của nhân loại là vô tận. Trải qua thời gian, kho báu vô tận ấy vẫn tiếp tục được rộng mở, trong đó có những kiến thức cực kỳ thú vị nhưng rất ít người có thể nắm được nhé.
Hẹn gặp lại mọi người vào các bài viết tổng hợp kiến thức vật lý 11 tiếp theo nha!
Written by Kien Team | Jul 28, 2020 6:18:39 AM
Để tổng hợp lại kiến thức, hôm nay Kiến Guru gửi đến các bạn bài viết Hệ Thống Kiến Thức Chương Dòng Điện Trong Các Môi Trường. Mong muốn rằng với bài viết có thể phần nào tóm gọn và hệ thống một cách tổng quát nhất các kiến thức của chương dòng điện trong các môi trường.
Bên cạnh đó là cùng nhau giải thích tìm hiểu những hiện tượng vật lý rất đỗi quen thuộc xung quanh chúng ta. Chẳng hạn như: Vì sao chúng ta lại bị giật khi đụng vào kim loại có tiếp xúc với điện hay vì sao lại có thể chích điện cá để bắt cá dưới nước… và vô vàn những hiện tượng chúng ta có thể gặp phải trong cuộc sống về dòng điện trong các môi trường.
Nào bây giờ chúng ta cùng bắt đầu nhé.
I. Dòng điện trong kim loại – Chương dòng điện trong các môi trường
- Các tính chất điện của kim loại có thể giải thích được dựa trên sự có mặt của các electron tự do trong kim loại. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do.
- Trong chuyển động, các electron tự do luôn luôn va chạm với các ion dao động quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng và truyền một phần động năng cho chúng. Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại và tác dụng nhiệt. Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
- Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ Tc nào đó, điện trở của kim loại [hay hợp kim] giảm đột ngột đến giá trị bằng không, là hiện tượng siêu dẫn.
II. Dòng điện trong chất điện phân – Chương dòng điện trong các môi trường
- Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các ion dương về catôt và ion âm về anot. Các ion trong chất điện phân xuất hiện là do sự phân li của các phân tử chất tan trong môi trường dung môi.
- Khi đến các điện cực thì các ion sẽ trao đổi electron với các điện cực rồi được giải phóng ra ở đó, hoặc tham gia các phản ứng phụ. Một trong các phản ứng phụ là phản ứng cực dương tan, phản ứng này xảy ra trong các bình điện phân có anot là kim loại mà muối cẩu nó có mặt trong dung dịch điện phân.
- Định luật Fa-ra-đây về điện phân.
- Khối lượng M của chất được giải phóng ra ở các điện cực tỉ lệ với đương lượng với chất của nó và với điện lượng q đi qua dung dịch điện phân.
- Biểu thức của định luật Fa-ra-đây:
III. Dòng điện trong chất khí – Chương dòng điện trong các môi trường
- Khi cường độ điện trường trong chất khí còn yếu, muốn có các ion và electron dẫn điện trong chất khí cần phải có tác nhân ion hoá [ngọn lửa, tia lửa điện. ]. Còn khi cường độ điện trường trong chất khí đủ mạnh thì có xảy ra sự ion hoá do va chạm làm cho số điện tích tự do [ion và electron] trong chất khí tăng vọt lên [sự phóng điện tự lực].
Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế giữa anôt và catôt có dạng phức tạp, không tuân theo định luật Ôm [trừ hiệu điện thế rất thấp].
- Tia lửa điện và hồ quang điện là hai dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện thường. Cơ chế của tia lửa điện là sự ion hoá do va chạm khi cường độ điện trường trong không khí lớn hơn 3.105 [V/m]
- Khi áp suất trong chất khí chỉ còn vào khoảng từ 1 đến 0,01mmHg, trong ống phóng điện có sự phóng điện thành miền: ngay ở phần mặt catot có miền tối catôt, phần còn lại của ống cho đến anot là cột sáng anốt.
- Khi áp suất trong ống giảm dưới 10-3mmHg thì miền tối catôt sẽ chiếm toàn bộ ống, lúc đó ta có tia catôt. Tia catôt là dòng electron phát ra từ catot bay trong chân không tự do.
IV. Dòng điện trong chân không – Chương dòng điện trong các môi trường
Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dịch có hướng của các electron bứt ra từ catot bị nung nóng do tác dụng của điện trường.
Đặc điểm của dòng điện trong chân không là nó chỉ chạy theo một chiều nhất định từ anot sang catot.
V. Dòng điện trong bán dẫn – Chương dòng điện trong các môi trường
- Dòng điện trong bán dẫn tinh khiết là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do và lỗ trống.
- Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, mà bán dẫn thuộc một trong hai loại là bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. Dòng điện trong bán dẫn loại n chủ yếu là dòng electron, còn trong bán dẫn loại p chủ yếu là dòng các lỗ trống.
- Lớp tiếp xúc giữa hai loại bán dẫn p và n [lớp tiếp xúc p – n] có tính dẫn điện chủ yếu theo một chiều nhất định từ p sang.
Vậy là chúng ta đã cùng nhau đi qua các kiến thức của chương dòng điện trong các môi trường. Các bạn đã phần nào hiểu thêm về các hiện tượng các định lý rồi chứ ?
Để hiểu biết thêm các bạn cũng có thể tham khảo nhiều bài viết về lý thuyết và hiện tượng ngoài đời sống của Kiến Guru và nhiều nguồn sách báo, trang web hiện tượng vật lý. Qua đó bạn có thể nghiên cứu nhiều hơn về thế giới xung quanh và cũng phần nào đó giúp bạn làm tốt các bài tập, đề thi kiểm tra. Thế giới là muôn điều thú vị hãy cùng trải nghiệm cùng Kiến Guru.
Hẹn gặp lại mọi người vào các bài viết tiếp theo.