Bài 1. Hạt tải điện trong kim loại là loại electron nào? Mật độ của chúng vào cỡ nào?
Giải: Hạt tải điện trong kim loại là loại electron tự do, đó chính là các iôn hóa trị đã tách khỏi nguyên tử.
Bài 2. Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng?
Giải: Điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng vì khi nhiệt độ tăng lên thì độ mất trật tự của mạng tinh thê tăng do đó độ linh động của các electron tự do bị cản trở nhiều hơn.
Bài 3. Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau như thế nào?
Giải: Điện trở của kim loại thường có giá trị xác định nào đó thay đổi theo nhiệt độ, còn đối với kim loại siêu dẫn, điện trở bằng không.
Bài 4. Do đâu mà cặp nhiệt điện có suất điện động?
Giải: Cặp nhiệt điện có suất diện động là do:
- Với một sợi dây dẫn kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của electron sẽ làm cho một số electron ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Khi đó đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm. Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế.
- Khi dùng hai dây dần kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt độ thấp thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây sè khác nhau, khiến cho mạch có một suất điện động gọi là suất điện động nhiệt điện.
Bài 5. Các kim loại đều:
A. Dẫn điện tốt, có điện trở suất không thay đổi.
B. Dần điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.
C. Dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.
D. Dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giông nhau.
Giải: Chọn câu B.
Bài 6. Hạt tải điện trong kim loại là:
A. Các electron của nguyên tử.
B. Electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử.
C. Các electron hóa trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể.
D. Các electron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
Giải: Chọn câu D.
Bài 7. Một bóng đèn 220 V – 100 W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết rằng nhiệt độ môi trường là 200 C và dây tóc bóng đèn làm bằng vônfram.
Giải: Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường (20000 C): R = U2/P = 2202/100 = 484 Ω
Từ công thức: R = R0[1 + α(t – t0)] ta suy ra điện trở của bóng đèn khi ở nhiệt độ môi trường 200 C: R0 = R/[1 + α(t – t0)] = 484/[1 + 4,5.10-3(2000 – 20)] = 48,4 Ω
Bài 8. Khôi lượng mol của nguyên tử đồng là 64.10-3 kg/mol. Khôi lượng riêng của đồng chính là 8,9.103 kg/m3. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng góp một electron dẫn.
a) Tính mật độ một electron tự do trong đồng.
b) Một dây tải điện bằng đồng dài 1 km, tiết diện 10mm2, mang dòng điện 10 A. Tính tốc độ trôi của electron trong dây dẫn đó.
Giải:
a) Mật độ một electron tự do trong đồng: n = NA.[D/A] = 6,023.1023. [8,9.103/64.10-3] = 8,375.1028/m3
b) Điện trở của dây dẫn: R = p.[l/S] = 1,69 Ω. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn: U = IR = 16,9 V Cường độ điện trường trong dây dẫn: E = U/l = 1,69.10-2 V/m. Vận tốc trôi của dây dẫn: V1 = µnE = 4,37.10-3 . 1,69.10-2 = 7,28.10-5 m/s
Bài 9. Để mắc đường dây tải điện từ điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m3, của nhôm là 2700 kg/m3.
Giải: Để đảm bảo chất lượng truyền điện thì điện trở của dây nhôm và dây đồng phải có giá trị bằng nhau với cùng chiều dài. Điện trở của dây đồng và nhôm: R1 = p1.[l/S1]; R2 = p2.[l/S2]
R1 = R2 => p1/S1 = p2/S2 => S2/S1 = p2/p1
Khối lượng dây đồng và nhôm: m1 = D1.S1; m2 = D2.S2.l => m2 = D2/D1 . S2/S1 . m1 = D2/D1 . p2/p1 . m1
Thay số vào ta có: m2 = 2700/8900 . 2,75.10-8/1,69.10-8 . 100 = 493,6 kg
Vậy muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất cần phải dùng 493,6kg dây nhôm.
