Cho mạch điện như hình vẽ.
Trong đó E 1 = 12 V , E 2 = E 3 = 6 V , r 1 = r 2 = r 3 = 0 , 5 Ω , R là biện trở, đèn Đ loại 6V – 3W; B là bình điện phân đựng dung dịch AgNO 3 có cực dương bằng bạc, có điện trở R B = 6 Ω , ampe kế và các dây nối có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Biết bạc có khối lượng mol nguyên tử là A = 108 g / mol , có hoá trị n = 1. Điều chỉnh biến trở để đèn Đ sáng bình thường. Xác định:
a) Số chỉ của vôn kế, của ampe kế và điện trở của biến trở tham gia trong mạch.
b) Lượng bạc bám vào catôt của bình điện phân trong thời gian 2 giờ 8 phút 40 giây và điện năng tiêu thụ trên bình điện phân trong thời gian đó.
a) Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn:
E b = E 1 + E 2 + E 3 = 12 + 6 + 6 = 24 ( V ) ;
r b = r 1 + r 2 + r 3 = 0 , 5 + 0 , 5 + 0 , 5 = 1 , 5 ( Ω ) .
Điện trở và cường độ định mức của đèn:
R Đ = U Đ 2 P Đ = 6 2 3 = 12 ( Ω ) ; I đ m = P Đ U Đ = 3 6 = 0 , 5 ( A ) .
Điện trở đoạn mạch gồm đèn Đ và bình điện phân mắc song song:
R Đ B = R Đ . R B R Đ + R B = 12.6 12 + 6 = 4 Ω
Điện trở mạch ngoài: R N = R t + R Đ B = R t + 4
a) Cường độ dòng điện qua mạch chính:
I = I R t = I Đ B = I đ m + U đ m R B = E b R N + r b ⇒ 0 , 5 + 6 6 = 24 R t + 4 + 1 , 5 ⇒ R t = 11 , 5 ( Ω ) .
Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn và hai đầu bình điện phân:
U Đ p = U Đ = U p = I Đ p . R Đ p = 2 . 2 , 4 = 4 , 8 ( V ) .
b) Cường độ dòng điện qua bình điện phân:
I B = U đ m R B = 6 6 = 1 ( A ) .
Lượng bạc bám vào catốt:
m = 1 F . A n I B . t = 1 96500 . 108 1 .1. ( 2.3600 + 8.60 + 40 ) = 8 , 64 ( g ) .
Điện năng tiêu thụ trên bình điện phân:
W = I B 2 . R B . t = 12 . 6 . ( 2 . 3600 + 8 . 60 + 40 ) = 463200 ( J ) = 463 , 2 ( k J ) .
