Cho mạch điện có bộ nguồn gồm hai nguồn điện có suất điện động 2 E 1 = E 2 = 12 V , điện trở trong r 1 = 2 r 2 = 2 Ω mắc nối tiếp; mạch ngoài có một điện trở R = 4 W; một bóng đèn loại 6V – 6W; một bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4 có cực dương bằng đồng, có điện trở R B = 3 Ω , một ampe kế và một số dây nối có điện trở không đáng kể, đủ để kết nối các linh kiện. Biết đồng có khối lượng mol nguyên tử là A = 64 g/mol, có hoá trị n = 2. Mắc đèn Đ song song với bình điện phân R B , sau đó mắc nối tiếp với điện trở R: ( R Đ / / R B ) n t R ; ampe kế mắc trong mạch để đo cường độ dòng điện qua bình điện phân.
a) Vẽ sơ đồ mạch điện, tính công suất toả nhiệt trên điện trở R và lượng đồng giải phóng ở catôt của bình điện phân trong thời gian 1 giờ 4 phút 20 giây.
b) Thay bóng đèn Đ bằng điện trở R X để cường độ dòng điện qua bình điện phân là 0,8 A. Tính R X và nhiệt lượng toả ra trên R X trong thời gian 2 giờ.
a) Sơ đồ mạch điện:
Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 = 6 + 12 = 18 ( V ) ; r b = r 1 + r 2 = 2 + 1 = 3 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Đ 2 P Đ = 6 2 6 = 6 Ω ; I = P Đ U Đ = 6 6 = 1 ( A ) .
Mạch ngoài có: ( R Đ / / R B ) n t R
R Đ B = R Đ . R B R Đ + R B = 6.3 6 + 3 = 2 Ω ⇒ I = I R = I Đ B = E b R N + r b = 18 6 + 3 = 2 ( A ) ; P R = I . R 2 . R = 2 . 2 . 4 = 16 ( W ) . I B = U Đ B R B = I Đ B . R Đ B R B = 2.2 3 = 4 3 ( A ) . m = 1 F . A n . I B . t = 1 96500 . 64 2 . 4 3 . ( 3600 + 4.60 + 20 ) = 1 , 7 ( g ) .
b) Thay bóng đèn bằng R X để cường độ dòng điện qua bình điện phân bằng 1A
Ta có: R N = R B X + R = R B . R X R B + R X = 3. R X 3 + R X + 4 = 12 + 7. R X 3 + R X
I = I B + I B . R B R X = E b R N + r b
⇒ 0 , 8 + 0 , 8.3 R X = 18 12 + 7. R X 3 + R X + 3 ⇒ R X = 1 , 68 Ω
Nhiệt lượng toả ra trên R X :
I X = I B . R B R X = 0 , 8.3 1 , 68 = 1 , 43 ( A ) ; Q X = I 2 . R X . t = 1 . 432 . 1 , 68 . 2 . 3600 = 24735 ( J ) = 24 , 735 ( k J ) .
