Công thức liên quan VẬT LÝ 11

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

1/Định nghĩa chất điện phân

Chất điện phân là những dung dịch muối, axit ,bazo và các muối, bazo nóng chảy có tính chất cho dòng điện chạy qua.

Ví dụ: dung dịch HCL, Oxit nhôm nóng chảy.

2.Dòng điện trong chất điện phân

Khi các axit,bazo,muối hòa tan vào nước dễ phân li tạo thành các ion dương và các ion âm. Số lượng phân li [hụ thuộc nồng độ và nhiệt độ

Các ion chuyển động nhiệt hỗn loạn.Trong quá trình chuyển động các ion dương và ion âm có thể kết hợp lại tạo thành phần tử trung hòa.

KL: Dòng điện trong chất diên phân là sự chuyển dởi có hướng của các ion  dương cùng chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường.

HIỆN TƯỢNG XẢY RA Ở ĐIỆN CỰC

1.Bình điện phân: gồm hai điện cực làm bằng kim loại hay than chì được nhúng vào chất điện phân.

Kí hiệu:

2.Hiện tượng duơng cực tan:

Hiện tượng dương cực tan là hiện tượng cực dương anot bi ăn mòn, cực âm có kim loại bám vào khi cho dòng điện một chiều chạy qua bình điện phân có ion kim loại trong dung dịch diện phân mà anot củng làm bằng chính kim loại ấy.

Ví dụ : Điện phân dung dịch $CuS{O}_4$ điện cực làm bằng đồng.

Tại Anot: Đồng trên điện cực nhường 2e và $S{O_4}^{2-}$ kéo  vào dung dịch: $Cu\to C{u}^{2+}+2e^{-}$

Tại Catot: các ion đồng di chuyển về phía catot nhận 2e trở thành đồng bám lên catot: $C{u}^{2+}+2e^{-}\to Cu$

Kết quả : Đồng trên điện cực anot giảm ,trên catot thì tăng.

3.Phản ứng phụ

Phản ứng phụ là phản ứng hóa học của các nguyên tử trung hòa hình thành khi các ion đến các điện cực nhường , nhận eclectron có thể tác dụng với các điện cực , dung môi.

Ví dụ: Điện phân dung dịch $H_{2}S{O}_4$ điện cực bằng than chì.

Tại Anot: Các ion $H^{+}$ đến nhận 2e trở thành phân tử khí  $2H^{+}+2e^{-}\to H_2\uparrow$

Tại Catot: Các ion $S{O_4}^{2-},O{H}^{-}$do nước phân li di chuyển đến nhưng chỉ $O{H}^{-}$ nhường bớt e để tạo thành khí $4O{H}^{-}-4e\to O_2+2H_{2}O$

Kết quả: Tạo ra khí $H_2,O_2$

Phát biểu: Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng, làm cho điện trở của kim loại tăng. Do đó điện trở suất $\rho$ của kim loại cũng tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất.

Chú thích: 

$\rho$: điện trở suất $(\Omega .m)$

${\rho }_0$: điện trở suất ở ${t_0}^{o}C$ $(\Omega .m)$

$\alpha$: hệ số nhiệt điện trở $\left(K^{-1}\right)$

$t-t_0$: độ biến thiên nhiệt độ $\left(K\right)$

Khi đó, điện trở của kim loại: $\mathit{R}\mathbf{=}{\mathit{R}}_{\mathbf{0}}\mathbf{[}\mathbf{1}\mathbf{+}\mathit{\alpha }\mathbf{(}\mathit{t}\mathbf{-}{\mathit{t}}_{\mathbf{0}}\mathbf{\left)}\mathbf{\right]}$

Chú ý: 

Độ K = Độ C + 273

Độ F = Độ C x 1,8 +32

Điện trở suất của một số kim loại:

Trong đó:

R: điện trở của dây dẫn $\left(\Omega \right)$.

$\rho$: điện trở suất của dây dẫn $(\Omega .m)$.

l: chiều dài của dây dẫn (m).

S: tiết diện của dây dẫn ($m^2$).

Dùng vôn kế để đo hiệu điện thế giữa hai điểm M và N. Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn thì có thể xem vôn kế không ảnh hưởng đến mạch.

Khi đó: $U_{MN} = U_{MI }+ U_{IN} = U_{MI }- U_{NI}$

Lưu ý:

- Những điểm nối bằng dây dẫn không có điện trở thì có thể chập lại với nhau.

- Mạch nối tắt: khi linh kiện bị nối tắt => bỏ qua linh kiện và xem như dây dẫn.

- Mạch có thêm dụng cụ đo:

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài:

$P = R{I}^2 = R.{\left(\frac{\mathcal{E}}{R\hspace{0.17em}+ r}\right)}^2 = \frac{R.{\mathcal{E}}^2}{R^2 + 2Rr + r^2}=\frac{{\mathcal{E}}^2}{\left(R + {\displaystyle \frac{r^2}{R}}\right) + 2r}$

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy:

$$\begin{gathered} R + \frac{r^2}{R}\ge 2\sqrt{R . \frac{r^2}{R}} \\ \Rightarrow R + \frac{r^2}{R}\ge 2r \end{gathered}$$

Vậy $P_{max} = \frac{{\mathcal{E}}^2}{4r}$

Dấu “=” xảy ra khi $R = \frac{r^2}{R}\Rightarrow R = r$

=> Nếu R = r thì công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là cực đại.

1/Mạch chứa đèn :

Trên đèn thường ghi $\left(U_{Đ},P_{Đ}\right)$ với $U_{Đ}$ là hiệu điện thế cần đặt vào hai đầu đèn để đèn sáng bình thường hay còn gọi là hiệu điện thế định mức , $P_{Đ}$ là công suất của đèn khi đèn sáng bình thường hay còn gọi là công suất định mức.

Các công thức : 

$R_{Đ}=\frac{{U^2}_{Đ}}{P_{Đ}}$ ,  $I_{bt}=\frac{P_{Đ}}{U_{Đ}}$

Kí hiệu trên mạch:

2/Thiết bị điện và đo điện

a/Khóa K: Có tác dụng đóng ngắt mạch điện.Khi K đóng dòng điện được phép chạy qua và khi K mở thì không cho dòng điện chạy qua

Kí hiệu :

b/Tụ điện C : Có tác dụng tích điện và không cho dòng điện một chiều đi qua.

Kí hiệu

c/Ampe kế : Dùng để đo cường độ dòng điện thường có điện trở rất nhỏ và được mắc nối tiếp.

Kí hiệu

d/Vôn kế: Dùng để đo hiệu điện thế thường có điện trở rất lớn và được mắc song song.

Kí hiệu :

e/Điện kế G : Dùng để xác định chiều dòng điện trong đoạn mạch.Mắc nối tiếp với mạch

Kí hiệu :

f/Oát kế :Dùng để đo công suất trong mạch.Mắc nối tiếp với mạch

Kí hiệu :

Tụ điện

1/Khái niệm tụ điện:

a/Định nghĩa :tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau bằng một lớp cách điện.Có tác dụng tích trữ điện tích và phóng điện.

b/Ví dụ:

2/Khái niệm tụ điện phẳng :

a/Định nghĩa :tụ điện phẳng là tụ điện bao gồm hai bản kim loại được đặt song song và ngăn cách bởi một lớp điện môi

b/Công thức :

$C=\frac{\epsilon S}{4k\pi d}$

Với $\epsilon$ hằng số điện môi giữa hai bản tụ

$S \left(m^2\right)$ diện tích bản tụ

$k=9.{10}^9 \left(N\frac{m^2}{C^2}\right)$

$d \left(m\right)$ khoảng cách giữa hai bản tụ.

Phát biểu: 

Vector cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ có:

- Phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử $q$ dương.

- Chiều dài (module) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó.

Khi N hạt tiếp xúc : $q_1\text{'}=...=q{\text{'}}_N=\frac{q_1+...+q_N}{N}$

Với $q_1,q_2,..,q_N$ điện tích của các hạt ban đầu.

$q{\text{'}}_1.q{\text{'}}_2,...,q{\text{'}}_N$ diện tích của các hạt lúc sau.

Định luật bảo toàn điện tích

1/Phát biểu :Trong một hệ cô lập về điện,tổng đại số điện tích của hệ điện tích là không đổi.

2/Biểu thức:

$q_1+q_2+...+q_n=q_1\text{'}+q_2\text{'}+...+q_n\text{'}$

$q_1,q_2:$điện tích của các hạt trước tương tác.

$q_1\text{'},q_2\text{'}$: điện tích của các hạt sau tương tác.

3/Ý nghĩa: điện tích của hệ bảo toàn khi không có sự trao đổi điện tích với vật ngoài hệ.