Giải bài 1 trang 102 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo

Bài 1 trang 102 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo:

Một ống chứa khí hydrogen bị ion hoá đặt trong điện trường mạnh giữa hai điện cực làm xuất hiện dòng điện. Các electron chuyển động về cực dương, các proton chuyển động về cực âm. Biết mỗi giây có 3,1.10¹⁸ electron và 1,1.10¹⁸ proton chuyển động qua một tiết diện của ống. Hãy tính cường độ dòng điện và xác định chiều của nó.

Kiến thức cần nhớ

• Bản chất dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt tải điện. Trong chất khí ion hóa, hạt tải điện gồm electron, ion dương (proton trong bài này) và ion âm.

• Chiều dòng điện: Được quy ước là chiều chuyển động của các hạt điện tích dương (cùng chiều proton) hoặc ngược chiều chuyển động của các hạt điện tích âm (ngược chiều electron).

• Công thức tính cường độ dòng điện:

  $$I = \frac{\Delta q}{\Delta t}$$

  Trong đó, điện lượng $\Delta q$ là tổng độ lớn điện tích của các hạt tải điện đi qua tiết diện trong thời gian $\Delta t$:

  $$\Delta q = |q_e| + |q_p| = (n_e + n_p) \cdot e$$

  (Với $e = 1,6 \cdot 10^{-19}$ C là điện tích nguyên tố).

Giải bài 1 trang 102 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo:

Bước 1: Xác định tổng điện lượng dịch chuyển qua tiết diện ống

Trong 1 giây ($t = 1$ s), tổng số hạt tải điện đi qua tiết diện ngang của ống là:

• Số lượng electron: $n_e = 3,1 \cdot 10^{18}$

• Số lượng proton: $n_p = 1,1 \cdot 10^{18}$

Vì electron và proton chuyển động ngược chiều nhau nên chúng cùng đóng góp vào việc làm tăng điện lượng dịch chuyển qua tiết diện ngang theo cùng một hướng dòng điện.

Tổng điện lượng $\Delta q$ dịch chuyển qua tiết diện là:

Bước 2: Tính cường độ dòng điện

Áp dụng công thức tính cường độ dòng điện:

Bước 3: Xác định chiều dòng điện

Theo quy ước, chiều dòng điện là chiều chuyển động của các hạt điện tích dương.

Kết luận: Chiều của dòng điện hướng từ cực dương sang cực âm (cùng chiều chuyển động của các proton và ngược chiều chuyển động của các electron).