CHỦ ĐỀ 4. DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN

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?

Giải nhanh:

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

 I. CHUYỂN ĐỘNG CÓ HƯỚNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN

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

Giải nhanh:

Các hạt mang điện trong kim loại là các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn.

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.

Giải nhanh:

Khi một dây dẫn kim loại được nối với nguồn điện, điện áp từ nguồn sẽ gây ra sự di chuyển của các electron tự do trong kim loại. Điện áp tác động lên các electron, tạo ra một lực điện trường, và các electron sẽ chuyển động theo hướng của lực điện trường này. Do đó, các electron trong kim loại chuyển động theo hướng từ điện tích cao đến điện tích thấp.

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?

Giải nhanh:

dưới tác dụng của điện trường do nguồn điện tạo ra, ion dương bị hút về phía cực âm nên sẽ chuyển động cùng chiều điện trường đi về phía cực âm, ion âm bị hút về phía cực dương nên chuyển động ngược chiều điện trường đi về phía cực dương

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

Giải nhanh:

Dòng điện hoàn toàn có thể chạy qua nước sông, nước máy vì trong nước sông, nước máy có lẫn rất nhiều các hạt mang điện, các ion kim loại,

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?

Giải nhanh:

Một số thiết bị điện thông dụng bao gồm:

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

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

Tivi: Thiết bị này 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: Thiết bị này 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.

Giải nhanh:

Khi nối đầu một đèn sợi đốt vào hai cực của một viên pin, đèn sẽ sáng lên và có dòng điện chạy qua nó. Cường độ dòng điện và chiều dòng điện qua đèn có thể thay đổi theo thời gian tùy thuộc vào điều kiện kết nối và thuộc tính của đèn và pin.

Áp dụng công thức trên, ta có:

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

Vậy cường độ dòng điện chạy qua đèn là 0.5 A

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

Giải nhanh:

Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn được tính bằng công thức:

I = Δq/Δt = n.e/Δt

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

Giải nhanh:

Tốc độ dịch chuyển của electron trong đoạn dây đồng có thể được tính bằng công thức:

v = = = 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.