BT 1. Một tia sét truyền dòng điện từ đám mây xuống mặt đất với cường độ trung bình là 30 kA và kéo dài 2 ms. Tính điện lượng truyền qua không khí trong quá trình này.

Trả lời:

Δq = I.Δt = 30000.2.10$^{−3}$ = 60C

BT 2. Khi bật công tắc đèn, ta cảm thấy đèn sáng ngay lập tức. Điều này có phải vì các electron chuyển động trong mạch điện với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng 3.10$^{8}$ m/s?

Trả lời:

Các electron không chuyển động trong mạch điện với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng mà là vì mọi vị trí trong dây dẫn kim loại đều có electron tự do nên khi bật công tắc đèn, các electron đồng loạt chịu tác dụng của điện trường làm chúng chuyển động có hướng.

BT 3. Bảng mạch in (Hình 1) được sử dụng để kết nối các linh kiện điện tử với nhau nhờ các đường dẫn điện bằng đồng được in sẵn trên một tấm vật liệu cách điện. Xét một đường dẫn bằng đồng có tiết diện 5.10$^{−8}$m$^{2}$, có dòng điện 3,5 mA chạy qua. Mật độ electron trong đồng là 10$^{29}$m$^{−3}$. Tính tốc độ dịch chuyển của các electron trên đường dẫn này.

Trả lời:

v =$\frac{I}{sne}$ = 3,5.10$^{-3}$.5.10$^{-8}$.10$^{29}$.1,6.10$^{-19}$= 4,375.10$^{-6}$ m/s

BT 4. Hình 2 mô tả đường đặc trưng I – U của hai vật dẫn sợi đốt bóng đèn và một đoạn dây thép. 

a) Đường đặc trưng B tương ứng với vật dẫn nào?

b) Ở hiệu điện thế nào thì hai vật dẫn có cùng điện trở? Tính giá trị điện trở này?

Trả lời:

a) Đường đặc trưng B tương ứng với đoạn dây thép

b) Tại U = 8 V thì hai vật dẫn có cùng điện trở R = U/I = 8/3,4 = 2,35Ω

BT 5. Làm một pin đơn giản bằng các dụng cụ sau: mảnh đồng, mảnh tôn, một quả chanh và các dây dẫn điện. Dùng đồng hồ đo điện đa năng để đo hiệu điện thế giữa mảnh đồng và mảnh tôn. Đề xuất biện pháp để tăng suất điện động của pin này.

Trả lời:

  Bước 1: Chuẩn bị các vật liệu

• Một mảnh đồng và một mảnh tôn.

• Một quả chanh hoặc một quả táo hoặc một quả khoai tây.

• Các dây dẫn điện.

  Bước 2: Làm pin

• Cắt một mảnh đồng và một mảnh tôn ra thành các tấm mỏng nhỏ cùng kích thước.

• Xếp lớp lên nhau theo thứ tự: mảnh đồng - quả chanh - mảnh tôn.

• Dùng dây dẫn điện để kết nối mảnh đồng và mảnh tôn với đồng hồ đo điện đa năng.

  Bước 3: Đo hiệu điện thế

• Đặt đầu đo "+" của đồng hồ đo điện đa năng lên mảnh đồng và đầu đo "-" lên mảnh tôn.

• Đo hiệu điện thế giữa mảnh đồng và mảnh tôn bằng đồng hồ đo điện đa năng. 

  Các biện pháp để tăng suất điện động của pin có thể bao gồm:

Tăng diện tích tiếp xúc: Sử dụng nhiều quả chanh, táo hoặc khoai tây để tạo diện tích tiếp xúc lớn hơn giữa mảnh đồng và mảnh tôn. 

Sử dụng vật liệu khác nhau: Kết hợp sử dụng các vật liệu có hiệu điện thế khác nhau, như đồng và kẽm, trong cấu trúc của pin. 

Tăng diện tích bề mặt: Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa mảnh đồng và mảnh tôn bằng cách cắt các tấm mỏng nhỏ hơn hoặc sử dụng mảnh đồng lớn hơn. 

Sử dụng hóa chất tối ưu: Sử dụng các hóa chất, chẳng hạn như axit, để làm giảm trở kháng giữa mảnh đồng và mảnh tôn, từ đó tăng suất điện động của pin. 

BT 6. Hình 3 mô tả đèn điện tử chân không, bao gồm bóng đèn thuỷ tinh đã hút chân không (áp suất trong bóng đèn còn khoảng 10$^{−6}$ mmHg). Bên trong bóng đèn có hai cực: anode là một bản kim loại, còn cathode là dây vonfam bị đốt nóng, làm bật ra các electron tự do hay còn gọi là các điện tử tự do. Nối anode và cathode với nguồn điện một chiều thì các electron chuyển động thành dòng và tạo thành dòng điện có cường độ 4,5 mA.

a) Tính điện lượng chuyển qua ampe kế trong 3 phút.

b) Tính số electron di chuyển qua anode trong 3 phút.

c) Cho biết hiệu điện thế giữa anode và cathode là 75 V. Tính năng lượng một electron thu được khi nó di chuyển từ cathode đến anode?

Trả lời:

a) Δq = I.Δt = 4,5.10$^{−3}$.3.60 = 0,81C

b) n = Δq/e = 0,81 / (1,6.10$^{−19}$ )  = 5,0625.1018J

c) W = QU/2 = (1,6.10$^{−19}$ .75) / 2 = 6.10$^{−18}$ J

BT 7. Các công ti điện lực sử dụng đơn vị kWh để đo năng lượng điện tiêu thụ và tính tiền điện. 1 kWh là năng lượng điện mà một thiết bị điện có công suất 1 kW tiêu thụ trong 1 giờ. Một bình nóng lạnh đang hoạt động ở hiệu điện thế 230 V với công suất 9,5 kW.

a) Tính cường độ dòng điện qua bình nóng lạnh. Giải thích tại sao nên sử dụng đường dây riêng và cầu chì/cầu dao tự động riêng cho bình nóng lạnh.

b) Giả sử mỗi ngày, một gia đình sử dụng bình nóng lạnh trong 90 phút. Nếu giá bản điện là 2 500 đồng/kWh thì số tiền gia đình phải trả mỗi ngày để sử dụng bình nóng lạnh là bao nhiêu? Ước tính số tiền phải trả trong một tháng; đề xuất biện pháp tiết kiệm chi phí tiền điện phải trả do sử dụng bình nóng lạnh.

Trả lời:

a) Cường độ dòng điện qua bình nóng lạnh: I = P/U = 9500/230 ≈ 41,3A

Sử dụng đường dây riêng và cầu chì/cầu dao tự động riêng cho bình nóng lạnh vì cường độ dòng điện chạy qua bình nóng lạnh quá lớn 

b) Lượng điện năng tiêu thụ trong một ngày khi sử dụng bình nóng lạnh là:

A = P.t = 9,5.(90/60) = 14,25kW.h

Số tiền điện phải trả trong 1 tháng (30 ngày): 14,25.2500.30 = 1 068 750 đồng.

Biện pháp tiết kiệm tiền điện khi sử dụng bình nóng lạnh:

• Chọn bình nóng lạnh có công suất phù hợp, dung tích phù hợp với nhu cầu sử dụng
• Không bật bình suốt 24 giờ
• Thường xuyên kiểm tra, bảo trì
• Chọn bình nóng lạnh có thương hiệu, uy tín, chất lượng.