Chuong 3 dong dien trong cac moi truong

CHƯƠNG iii :
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Các tính chất điện của kim loại :
Kim loại là chất dẫn điện tốt .
Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm .
Dòng điện chạy qua dây dẫn kim lọai gây ra tác dụng nhiệt .
Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ .
; với là điện trở suất ở ; được gọi là hệ số điện trở , có đơn vị là
Bản chất của dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường .
Trong chuyển động , các electron tự do luôn luôn va chạm với các ion dao đông quanh vị trrí 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 nào đó , điện trở của kim loại ( hay hợp kim ) giảm đôt ngột đến giá trị bằng không , là hiện tượng siêu dẫn .
Hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong mạch kín gồm hai vật khác nhau là hiện tượng nhiệt điện.
Công thức của suất điện động nhiệt điện:
với là hệ số nhiệt điện động

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
Các dung dịch axit , bazơ , muối có thể cho dòng điện chạy qua gọi là chất điện phân .
Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương về phía catot nà ion âm về phía 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 và trở nên trung hòa cề điện , các ion này có thể bám vào điện cực , bay lên với dạng khí hoặc tác dụng với điên cực và dung môi tạo thành các phản ứng phụ hay phản ứng thứ cấp .
Một trong các phản ứng phụ ( hay phản ứng thứ cấp ) đó là hiện tượng dương cực tan . Hiện thượng dương cực tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại mà anot làm bằng chính kim loại đó
Khi có hiện tượng dương cực tan dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống như đọan mạch thuần điện trở .
Định luật FA - RA - ĐÂY:
Định luật I : Khối lượng m của chất được giải phóng ra ở điện cực của bình điện phântỉ lệ với điện lượng q chạt qua bình đó . với k (kg/C ) là đương lượng điện hóa .
Định luật II : Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam của nguyên tố đó .
Ta có : ; , F (C/mol) gọi là hằng số Fa - ra - đây .

Công thức Fa - ra - đây về điện phân :
DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG
Điôt chân không hay điôt điện tử là bóng đèn thủy tinh đã hút chân không ( áp suất khoảng mmHg ) trong đó có hai cực : anot A là bản kim loại , katot K là dây vonfram.
Bản chất của dòng điện trong chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các electron bứt ra từ catot bị nung nóng dươi� tác dụng của điện trường .
Sự phụ thuộc của cưòng độ dòng điện không vào hiệu điện thế
Như hình vẽ bên ta thấy đặc tuyến vôn - ampe không phải là
đường thẳng . Vậy dòng điện trong chân không không tuân
theo định luật Ôm



Tia catot :
Người ta có thể dùng điôt chân không có dạng ống thuỷ tinh dài để tạo tia catot.
Các tính chất của tia catot : truyền thẳng ; phát ra vuông góc với mặt catot ; mang năng lượng ; đâm xuyên qua các tấm kim loại mỏng ; tác dụng lên kính ảnh và có khả năng ion hoá không khí ; làm phát quang một số vật ; bị lệch trong từ trường , điện trường .
Ứng dụng : làm ống phónh điện ( ống phóng catot)
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Bản chất của dòng điện trong chất khí :
Khi bị ion hoá bởi các tác nhân ion hoá trong chất khí sẽ xuất hiện các hạt mang điện tự do là electron , ion dương và ion âm.
Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm , electron ngược chiều điện trường .
Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện chất khí vào hiệu điện thế :
Như hình vẽ , đặc tuyến vôn - ampe không là 1
đường thẳng . Vậy dòng điện trong chất khí
không tuân theo định luật Ôm thuần điện trở.



Các dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện bình thường :
Tia lửa điện .
Hồ quang điện .
Sét
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
Bán dẫn có một số tính chất khác so với kim loại :
Điện trở suất
tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng (hình bên ) . Từ đó ta
thấy ở nhiệt độ thấp bán dẫn giống như điện môi , ở nhiệt độ cao bán
dẫn giống kim loại .
Tính chất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh và các tạp chất trong
tinh thể .
Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn : là dòng chuyển dời có hướng của các electron và lỗ trống
Có 2 loại bán dẫn : bán dẫn tinh khiết và bán dẫn có tạp chất
Bán dẫn tinh khiết :
Cấu tạo : trong mạng tinh thể chỉ có 1 loại nguyen� tử .
Sự hình thành hạt tải điện :
Ơ� nhiệt độ thấp : các liên kết cộng góa trị trong mạng tinh thẻ rất bền => không có hạt tải điện
Ơ� nhiệt độ cao :1 số liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ , giải phóng 1 số electron và để lại lỗ trống mang điện tích dương => xuất hiện hạt tải điện . Mật độ e = mật độ lỗ trống
Độ dẫn điện của các bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt độ tăng
Cặp e - lỗ trống cón xuất hiện khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn .
Bán dẫn có tạp chất : gồm 2 loại bán dẫn loại n và bán dẫn loại p
Bán dẫn loại n : hạt cơ bản là electron , hạt không cơ bản là lỗ trống .
Bán dẫn loại p : hạt cơ bản là lỗ trống , hạt không cơ bản là electron
Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất :
Định nghĩa lớp chuyển tiếp :được hình thành khi cho 2 mẫu bán dẫn khác loại tiấp xúc với nhau
Dòng điện trong lớp chuyển tiếp :
Mắc nguồn điện vào 2 mẫu bàn dẫn sao cho cực dương nối với bán dẫn loại p , cực âm nối với bán dẫn loại n => phân cực thuận
Mắc ngược lại => phân cực nghịch
LINH KIỆN BÁN DẪN
1, Điôt :
Cấu tạo : một lớp chuyển tiếp p-n.
Gồm có các loại : điôt chỉnh lưu , photodiot, pin mặt trời , điôt phát quang , pin nhiệt điện bán dẫn .
2, Tranzito
Cấu tạo : hai lớp chuyển tiếp p-n
Chức năng : khuếch đại .
BÀI TẬP VẬN DỤNG
1, Giải thi�ch tại sao khi hiệu điện thế giũa hai cực anot A và catot Kcủa điêt chân không tăng đến 1 giá trị dương đủ lớn thì cường độ dòng điện chạt qua điôt này không tăng cữa và đạt gía trị bão hoà ?
Khi hiệu điện thế giữa hai cực anot và catot chủa một điôt chân không tăng tăng đến
một giá trị dương đù lớn thì mọi electron phát ra từ cực catot đều bị hút về anot
Nên cường độ dòng điện không tăng và đạt gía trị bão hòa
2,Một vật kim loại được mạ niken có diện tích . Dòng điện chạy qua bình
điện phân có cường độ I = 0,3 A và thời gian mạ là t = 5h . Tính độ dày h của lớp
niken phủ lên bề mặt vệt được mạ . Niken có khối lượng riêng là

Theo công thức Fa-ra-đây , khối lượng niken giải phóng ra ở catot là: (1)
Thay và (1) suy ra đôt dày của lớp niken phủ lên vật được mạ:

=>
3,Một mẫu bán dẫn hình hộp chữ nhật có kích thước 0,2 x 0,5 x 1
Mật độ hạt tải điện của bán dẫn là . Một dòng điện có cường độ điện trường I=5mA chạy theo chiều dài của mẫu bán dẫn . Hãy tính vận tốc trung bìnhcủa chuyển động có hướng của các hạt tải điện
Mật độ dòng điện : (với S là tiết diện của mẫu bán dẫn )

Lại có : => ?
Trắc nghiệm
1, Điện phân dương cực tao 1 muối trong bình điện phân có cực âm ban đầu nặng 20g . Sau 1h hiệu điện thế giữa 2 cực là 10 V thì cực âm nặng 25g . Sau 2h tiếp theo hiệu điện thế giữa 2 cực là 20 V thì khối lượng cực âm là :
30h B. 35g C. 40g D. 45g
2,Ở điện trở suất của bạc là biết hệ số điện trở của bạc là
Ở điện trở suất của bạc là :
A. B. C. D.
3, Điện phân dung dịch NaCl để thu khí clo . Nếu thu được 1 mol khí clo thì số hạt electron trao đồi ở điện cực là :
A. B. C. D.
4,Một đoạn mạch có hiệu điện thế không đổi , nếu cường độ dòng điện qua điện trở tăng 3 lần thì nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn :
tăng 9 lần B. không thay đổi C.tăng 3 lần D.giảm 3 lần
5, Khi cường độ dòng điện bão hòa trong chân không bằng 5 mA , thì trong thời gian 2s số electron bứt ra khỏi mặt catot là :
A. B. C. D.
6, Để mắc 1 đưòng dây tai điện từ A đến B ta cần 1000kg dây đồng . Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm ma vẫn giữ nghuyên chất lượng truyền điện thì nần ít nhất bao nhiêu kg nhôm? Biết khối lượng riêng của đồng là
và của nhôm là
A.290kg B.390kg C.490kg D.590kg
Hướng dẫn :
Điều khiện R không đổi => (với l =AB , S là tiết diện cuả

dây, là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn )
Khối lượng dây :



(với D là khối lượng riêng cuả vật liệu làm dây dẫn )
=>
7,Ch?n ph�t bi?u d�ng: D?i v?i dịng di?n trong c�c mơi tru?ng:
Tia l?a di?n d? x?y ra nh?t khi di?n c?c l� mui nh?n.
Dịng di?n trong ch�n khơng cĩ th? khơng ph?i l� dịng electron.
Khi nhi?t d? tang thì di?n tr? su?t c?a kim lo?i tang, vì m?t d? electron t? do gi?m.
? nhi?t d? r?t th?p, di?n tr? su?t c?a c�c v?t li?u r?n d?u nh?, nhung l?n hon 1 gi� tr? n�o dĩ.

8,Khi tiến hành các phép đo tính chất điện của các vật liệu bán dẫn, người ta đều thực hiện trong điều kiện ánh sáng rất yếu hoặc trong bóng tối. Tại sao?
Ánh sáng gây ra các phản ứng quang hóa làm thay đổi tính chất hóa học của vật liệu.
Ánh sáng làm nhiệt độ thay đổi, làm thay đổi tính chất hóa học của vật liệu.
Ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn sẽ làm tăng số electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, làm tăng độ dẫn điện của bán dẫn.
Tất cả các nguyên nhân trên.
Hướng dẫn: Ta đã biết ánh sáng thích hợp chiếu vào bán dẫn sẽ làm tăng số electron dẫn và lỗ trống trong bán dẫn, làm tăng độ dẫn điện của bán dẫn. Đó là hiện tượng quang điện. Trong ánh sáng trắng có những thành phần có thể gây nên hiện tượng quang điện, do đó làm sai lệch các phép đo các tính chất điện của bán dẫn.
9,Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do:
Phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hóa.
Catôt bị nung nóng phát ra electron.
Quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí.
Chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hóa.

10,Một vật kim loại đem mạ niken có diện tích S = 120 . Tính bề dày h của lớp niken mạ trên vật. Cho biết: dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 0,3A; thời gian mạ t = 5 giờ; nguyên tử lượng, hóa trị và khối lượng riêng của niken lần lượt là A = 58,7; n = 2 và D = 8,8.103kg/
h = 0,0021mm
h = 0,0155mm
h = 0,012mm
h = 0,0321mm
THE END