Chào các em! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải bài tập 5 trong sách giáo khoa Vật lý lớp 11 về chủ đề dòng điện không.

Chúng ta cùng phân tích đề bài nhé:
Đề bài cho biết:
– Điện lượng \(q\) chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn là 15 C.
– Thời gian \(t\) để điện lượng này chuyển qua là 30s.

Yêu cầu của đề bài là:
a) Xác định cường độ dòng điện \(I\).
b) Xác định số hạt electron \(N\) chuyển qua tiết diện thẳng trong 1s, biết điện tích của mỗi hạt electron \(e\) là -1,6.10⁻¹⁹ C.

Chúng ta bắt đầu với câu a) nhé!

Câu a) Xác định cường độ dòng điện trong trường hợp trên

Để xác định cường độ dòng điện, chúng ta cần nhớ lại định nghĩa của cường độ dòng điện. Cường độ dòng điện \(I\) được định nghĩa là độ lớn của điện lượng \(q\) dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian.

Công thức tính cường độ dòng điện là:
\[ I = \frac{q}{t} \]

Trong đó:
– \(I\) là cường độ dòng điện (đơn vị là Ampe, ký hiệu A).
– \(q\) là điện lượng chuyển qua tiết diện (đơn vị là Culông, ký hiệu C).
– \(t\) là thời gian (đơn vị là giây, ký hiệu s).

Bây giờ, chúng ta thay số liệu từ đề bài vào công thức:
\(q = 15\) C
\(t = 30\) s

Vậy, cường độ dòng điện \(I\) là:
\[ I = \frac{15 \text{ C}}{30 \text{ s}} \]
\[ I = 0.5 \text{ A} \]

Vậy, cường độ dòng điện trong trường hợp này là 0.5 A.

Bây giờ, chúng ta sang câu b).

Câu b) Xác định số hạt e chuyển qua tiết diện thẳng trong 1s

Ở câu a), chúng ta đã tính được cường độ dòng điện \(I = 0.5\) A. Cường độ dòng điện này cho biết lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện trong mỗi giây.

Chúng ta cũng đã biết điện tích của mỗi hạt electron là \(e = -1.6 \times 10^{-19}\) C. Lưu ý rằng, mặc dù điện tích của electron mang dấu âm, nhưng khi tính cường độ dòng điện, chúng ta thường xét độ lớn của điện lượng. Tuy nhiên, trong bài toán này, chúng ta cần xác định số hạt, nên cần lưu ý đến vai trò của điện tích. Tuy nhiên, thông thường khi nói về số hạt mang điện chuyển qua, chúng ta sẽ xét độ lớn điện tích của hạt.

Đầu tiên, chúng ta cần xác định điện lượng chuyển qua tiết diện trong 1 giây.
Từ công thức \(I = \frac{q}{t}\), chúng ta có thể suy ra điện lượng \(q\) chuyển qua tiết diện trong thời gian \(t\) là \(q = I \times t\).

Trong 1 giây (\(t = 1\) s), điện lượng chuyển qua tiết diện sẽ là:
\(q_{1s} = I \times 1\) s
\(q_{1s} = 0.5 \text{ A} \times 1 \text{ s}\)
\(q_{1s} = 0.5\) C

Điện lượng này được tạo thành từ sự dịch chuyển của các hạt electron. Gọi \(N\) là số hạt electron chuyển qua tiết diện trong 1 giây.
Tổng điện lượng \(q_{1s}\) sẽ bằng số hạt \(N\) nhân với điện tích của mỗi hạt \(e\). Tuy nhiên, vì electron mang điện tích âm, nên \(q_{1s}\) sẽ là tổng của \(N\) lần điện tích âm của mỗi electron. Do đó, ta có mối liên hệ:
\(q_{1s} = N \times |e|\)
(Ở đây, chúng ta xét độ lớn của điện tích để tính số hạt. Điện lượng chuyển qua là dương, trong khi điện tích của mỗi hạt là âm, điều này thể hiện chiều dịch chuyển của các hạt mang điện âm, ngược chiều quy ước của dòng điện).

Vậy, để tìm số hạt \(N\), ta có công thức:
\[ N = \frac{q_{1s}}{|e|} \]

Thay số liệu vào công thức:
\(q_{1s} = 0.5\) C
\(|e| = |-1.6 \times 10^{-19} \text{ C}| = 1.6 \times 10^{-19}\) C

\[ N = \frac{0.5 \text{ C}}{1.6 \times 10^{-19} \text{ C}} \]

Bây giờ chúng ta thực hiện phép tính:
\[ N = \frac{0.5}{1.6} \times 10^{19} \]
\[ N = 0.3125 \times 10^{19} \]
\[ N = 3.125 \times 10^{18} \]

Vậy, số hạt electron chuyển qua tiết diện thẳng trong 1 giây là \(3.125 \times 10^{18}\) hạt.

Các em xem lại bài giải và có câu hỏi gì thì cứ mạnh dạn hỏi nhé!