Bài 4.11 - 4.15 SBT Vật lý 11 - Cánh diều: .11. Trong một thí nghiệm mạ bạc, cần có điện tích 9,65.104 C để lắng đọng một khối lượng bạc...

4.11. Trong một thí nghiệm mạ bạc, cần có điện tích 9,65.10⁴ C để lắng đọng một khối lượng bạc. Tính thời gian để khối bạc này lắng đọng khi cường độ dòng điện là 0,20 A.

Phương pháp giải :

Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)

Lời giải chi tiết:

Thời gian để khối bạc này lắng đọng là:

\(\Delta t = \frac{{\Delta q}}{I} = \frac{{9,{{65.10}^4}}}{{0,2}} = 4,{8.10^5}{\rm{ s}}\)

4.12. Cường độ dòng điện trong một dây dẫn là 200 mA. Tính: a) Lượng điện tích đi qua tiết diện thẳng của dây trong 5 phút. b) Số lượng electron cần thiết để mang điện tích này. Biết điện tích e = –1,6.10^–19 C.

Phương pháp giải :

Vận dụng kiến thức đã học về:

- Cường độ dòng điện: \(I = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)

- Số hạt electron đi qua tiết diện thẳng của dây: \(n = \frac{{\Delta q}}{e}\)

Lời giải chi tiết:

a) Lượng điện tích đi qua tiết diện thẳng của dây trong 5 phút là:

\(\Delta q = I\Delta t = {200.10^{ - 3}}.5.60 = 60{\rm{ C}}\)

b) Số hạt electron cần để mang điện tích này là:

\(n = \frac{{\Delta q}}{e} = \frac{{60}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 3,{75.10^{20}}{\rm{ e}}\)

4.13. Một dây đồng có 8,5.10²⁸ electron tự do trong một mét khối. Dây có tiết diện thẳng (diện tích mặt cắt ngang) là 1,2 mm² và trong dây có cường độ dòng điện 2,0 A. Tính tốc độ chuyển động có hướng của các electron.

Phương pháp giải :

Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = Snve

Lời giải chi tiết:

Tốc độ chuyển động có hướng của các electron là:

\(v = \frac{I}{{enS}} = \frac{2}{{1,{{6.10}^{ - 19}}.8,{{5.10}^{28}}.1,{{2.10}^{-6}}}} = 1,{2.10^{ - 4}}{\rm{ m/s}}\)

4.14. Tốc độ dịch chuyển có hướng của các eclectron dẫn trong một dây kim loại là 6,5.10^–4 m/s khi cường độ dòng điện là 0,80 A. Đường kính của dây là 0,50 mm. Tính số electron dẫn trên một đơn vị thể tích dây dẫn.

Phương pháp giải :

Vận dụng kiến thức đã học về cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = Snve

Lời giải chi tiết:

Mật độ electron dẫn trong dây kim loại là:

\(n = \frac{I}{{veS}} = \frac{{0,8}}{{\pi .6,{{5.10}^{-4}}.1,{{6.10}^{ - 19}}.{{\left( {0,{{25.10}^{-3}}} \right)}^2}}} = 3,{9.10^{28}}{\rm{ e/}}{{\rm{m}}^3}\)

4.15. Trong một dây dẫn điện bằng đồng có cường độ dòng điện 10,0 A. Giả sử số electron tự do trong kim loại đồng là do mỗi nguyên tử đồng đóng góp một electron. Biết dây đồng có tiết diện 3,00.10^–6 m²; khối lượng riêng của đồng là 8,92 g/cm³; khối lượng mol nguyên tử đồng là 63,5 g/mol; số Avogadro là 6,02.10²³ nguyên tử/mol. Tìm tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong dây đồng này.

Phương pháp giải :

Vận dụng kiến thức đã học về:

- Mật độ electron dẫn ở dây dẫn điện: \(n = {n_{ht}}.\frac{{{N_A}.D}}{M}\)

- Cường độ dòng điện trong dây dẫn: I = Snve

Lời giải chi tiết:

Mật độ electron dẫn trong dây đồng này là:

\(n = {n_{ht}}.\frac{{{N_A}.D}}{M} = 1.\frac{{6,{{02.10}^{23}}.8920}}{{63,{{5.10}^{ - 3}}}} = 8,{46.10^{28}}{\rm{ e/}}{{\rm{m}}^3}\)

Tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong dây đồng này là:

\(v = \frac{I}{{enS}} = \frac{{10}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}.8,{{46.10}^{28}}{{.3.10}^{ - 6}}}} = 2,{46.10^{ - 4}}{\rm{ m/s}}\)