Công thức vận tốc trôi lớp 11 (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức vận tốc trôi lớp 11 trình bày đầy đủ công thức, ví dụ minh họa có lời giải chi tiết và các bài tập tự luyện giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Công thức vận tốc trôi từ đó học tốt môn Vật Lí 11.

1. Công thức

Vận tốc trôi của các hạt tải điện tỉ lệ với cường độ dòng điện chạy trong vật dẫn.

$v=\frac{I}{nS\left|q\right|}$

Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn kim loại: I = Snve

2. Ví dụ

Ví dụ 1. 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.

Hướng dẫn giải

$v=\frac{I}{Sne}=\frac{2}{{\mathrm{1,2.10}}^{-6}{\mathrm{.8,5.10}}^{28}{\mathrm{.1,6.10}}^{-19}}={\mathrm{1,2.10}}^{-4}m/s$

Ví dụ 2. 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.

Hướng dẫn giải

$n=\frac{I}{vSe}=\frac{I}{v\pi \frac{d^2}{4}e}=\frac{\mathrm{0,8}}{{\mathrm{6,5.10}}^{-4}\pi \frac{{\left({\mathrm{0,5.10}}^{-3}\right)}^2}{4}{\mathrm{1,6.10}}^{-19}}={\mathrm{3,9.10}}^{28}$ electron/m³

3. Bài tập

Câu 1: Dòng điện không đổi có cường độ 2,8 A chạy trong một dây dẫn kim loại có diện tích tiết diện thẳng 3,2.10^-6 m². Biết mật độ electron trong dây dẫn là 8,5.10²⁸ electron/m³. Tính vận tốc trôi của electron.

A. $\mathrm{6,4}\cdot {10}^{-3}\text{ m}/\text{s}$

B. $64\cdot {10}^{-3}\text{ m}/\text{s}$

C. $\mathrm{0,064}\cdot {10}^{-3}\text{ m}/\text{s}$

D. $\mathrm{0,64}\cdot {10}^{-3}\text{ m}/\text{s}$

Đáp án đúng là C

Câu 2: Hai dây dẫn (1) và (2) được làm từ cùng một loại vật liệu kim loại, có cùng một cường độ dòng điện chạy qua nhưng bán kính dây (1) lớn gấp 3 lần bán kính dây (2). Tính tỉ số tốc độ trôi của electron dẫn trong hai dây dẫn đang xét.

A. $\frac{1}{9}$

B. 9.

C. $\frac{1}{3}$

D. 3.

Đáp án đúng là A

Câu 3: Hai dòng điện không đổi (1) và (2) có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện theo thời gian như hình vẽ.

a) Hãy tính điện lượng do dòng điện (1) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_1=2\text{ s}$ đến $t_2=4\text{ s}$.

b) Hãy tính điện lượng do dòng điện (2) đi qua tiết diện thẳng của dây trong khoảng thời gian từ $t_3=3\text{ s}$ đến $t_4=6\text{ s}$.

Đáp án:

a) 10 C.

b) 9 C.

Câu 4: Một lượng kim loại được nấu nóng chảy và kéo thành một đoạn dây dẫn. Cho dòng điện I chạy qua đoạn dây đó thì thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây là 4 giờ 30 phút. Nếu đoạn dây đó được nấu nóng chảy rồi kéo thành đoạn dây có chiều dài gấp đôi chiều dài ban đầu, sau đó vẫn cho dòng điện I như trên chạy qua thì thời gian trung bình một electron đi từ đầu đến cuối đoạn dây bằng bao nhiêu?

Đáp án: 4 giờ 30 phút.

Câu 5: Coi Trái Đất là một quả cầu bán kính 6400 km. Giả sử có một lượng điện tích tương ứng với dòng điện 1,0 A chuyển qua một tiết diện thẳng của vật dẫn trong 1 giờ được phân bố đều trên bề mặt thì mật độ điện tích trên bề mặt Trái Đất bằng bao nhiêu C/m²?

Đáp án: $7\cdot {10}^{-12}\text{C}/{\text{m}}^2.$

Câu 6. Nhôm là loại vật liệu có khối lượng riêng 2,7 tấn/m³ và khối lượng mol nguyên tử là 27 g/mol. Biết rằng mỗi nguyên tử nhôm có tương ứng 3 electron tự do. Một dây dẫn bằng nhôm có đường kính tiết diện 3,0 mm mang dòng điện 15 A. Tính tốc độ trôi của electron trong dây dẫn bằng nhôm này.

Đáp án: $\mathrm{0,073}\text{ mm/s}$

Câu 7. Mật độ electron tự do trong một đoạn dây nhôm hình trụ là $\mathrm{1,8}\cdot {10}^{29}$ electron/m³. Cường độ dòng điện chạy qua dây nhôm hình trụ có đường kính 2mm là 2A. Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của electron trong dây nhôm đó.

Đáp án: $\mathrm{0,21}\cdot {10}^{-4}\text{ m}/\text{s.}$

Xem thêm các bài viết về công thức Vật Lí 11 sách mới hay, chi tiết khác:

• Công thức điện trở. Định luật Ohm

• Công thức các yếu tố ảnh hưởng lên điện trở

• Công thức suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

• Công thức liên quan đế bài toán mạch điện chứa nguồn điện

• Công thức năng lượng điện

---