Cách giải bài tập Hiện tượng nhiệt điện, Suất điện động nhiệt điện (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Cách giải bài tập Hiện tượng nhiệt điện, Suất điện động nhiệt điện với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Hiện tượng nhiệt điện, Suất điện động nhiệt điện.

Cách giải bài tập Hiện tượng nhiệt điện, Suất điện động nhiệt điện (hay, chi tiết)

A. Phương pháp & Ví dụ

Biểu thức suất điện động nhiệt điện: ζ = α_T(T₁ - T₂) = α_T (t^o₁ - t^o₂)

Trong đó:

   + α_T là hệ số nhiệt điện động (μV/K)

   + T₁ và T₂ lần lượt là nhiệt độ của đầu nóng và đầu lạnh.

Ví dụ 1: Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động α_T = 6,5 μV/K được đặt trong không khí ở t₁ = 20^o C, còn đầu kia được nung nóng ở nhiệt độ t₂.

a) Tìm suất điện động nhiệt điện khi t₂ = 200^oC

b) Để suất điện động nhiệt điện là 2,6 mV thì nhiệt độ t₂ là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a) Suất điện động nhiệt điện khi t₂ = 200^oC:

E = α_T(T₂ - T₁) = 6,5(200 - 20) = 1170(μV) = 1,17(mV)

b) Ta có: E = α_T(T₂ - T₁) = α_T (t^o₂ - t^o₁)

Ví dụ 2: Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động α_T = 65 μV/K được đặt trong không khí ở 20^oC, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 320^oC. Tính suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện đó.

Hướng dẫn:

Đáp án: E = α_T(T₂ – T₁) = 0,0195 V.

Ví dụ 3: Một mối hàn của cặp nhiệt điện nhúng vào nước đá đang tan, mối hàn kia được nhúng vào hơi nước sôi. Dùng milivôn kế đo được suất nhiệt điện động của cặp nhiệt điện là 4,25 mV. Tính hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện đó.

Hướng dẫn:

Đáp án: E = α_T(T₂ – T₁) → α_T = 42,5.10^-6 V/K.

Ví dụ 4: Nhiệt kế điện thực chất là một cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp mà ta không thể dùng nhiệt kế thông thường để đo được. Dùng nhiệt kế điện có hệ số nhiệt điện động α_T = 42 μV/K để đo nhiệt độ của một lò nung với một mối hàn đặt trong không khí ở 20^oC còn mối hàn kia đặt vào lò thì thấy milivôn kế chỉ 50,2 mV. Tính nhiệt độ của lò nung.

Hướng dẫn:

Đáp án: E = α_T(T₂ – T₁) → T₂ = 1488 K = 1215^o C.

B. Bài tập

Bài 1. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động là 32,4 μV/K được đặt trong không khí, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 330^oC thì suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện này có giá trị là 10,044 mV.

a) Tính nhiệt độ của đầu mối hàn trong không khí.

b) Để suất nhiệt động nhiệt điện có giá trị 5,184 mV thì phải tăng hay giảm nhiệt độ của mối hàn đang nung một lượng bao nhiêu ?

Lời giải:

a) Ta có: E = α_T(T₂ - T₁) = α_T(t^o₂ - t^o₁)

b) Ta có: E = α_T(T₂ - T₁) = α_T(t^o₂ - t^o₁)

   + Vậy phải giảm nhiệt độ mối hàn nung nóng một lượng là: Δt^o = 330^o - 180^o = 150^o

Bài 2. Cặp nhiệt điện Sắt – Constantan có hệ số nhiệt điện động α_T = 50,4 μV/K và điện trở trong r = 0,5Ω. Nối cặp nhiệt điện này với điện kế G có điện trở R_G = 19,5 Ω. Đặt mối hàn thứ nhất vào trong không khí ở nhiệt t1 = 27^oC, nhúng mối hàn thứ hai vào trong bếp điện có nhiệt độ 327^oC. Cường độ dòng điện chạy qua điện kế G là

Lời giải:

   + Suất nhiệt điện động: E_T = α_T|T₂ - T₁| = 50,4(327 - 27) = 15120(μV) = 15,12(mV)

   + Dòng điện qua điện kế:

Bài 3. Hai dây dẫn có hệ số nhiệt điện trở α₁, α₂ ở 0^oC có điện trở R₀₁, R₀₂. Tìm hệ số nhiệt điện trở chung của hai dây khi chúng mắc:

a) Nối tiếp.

b) Song song.

Lời giải:

Điện trở 2 dây dẫn ở nhiệt độ t: R₁ = R₀₁(1 + α₁t); R₂ = R₀₂(1 + α₂t) (với α₁t, α₂t << 1)

Gọi R₀ là điện trở chung của hai dây dẫn ở 0^oC; α là hệ số nhiệt điện trở chung của hai dây dẫn. Điện trở chung của hai dây dẫn ở nhiệt độ t là: R = R₀(1 + αt) (1)

a) Khi mắc nối tiếp: R = R₁ + R₂ = R₀₁(1 + α₁t) + R₀₂(1 + α₂t)

⇒ R = (R₀₁ + R₀₂) + (R₀₁α₁ + R₀₂α₂)t

Từ (1) và (2) suy ra:

b) Khi mắc song song:

Với α₁, α₂ << 1, ta có các công thức gần đúng:

nên (1 + α₁t)(1 + α₂t) ≈ 1 + (α₁ + α₂)t

Từ (1) và (3) suy ra:

C. Bài tập bổ sung

Câu 1. Một dây bạch kim ở  có điện trở suất $10,{6.10}^{-8}\Omega .m$. Xác định điện trở suất của dây bạch kim này ở 1120°C. Cho biết điện trở suất của dây bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi bằng 3,9.10^-3K

A. $56,{9.10}^{-8}\Omega .m.$

B. $45,{5.10}^{-8}\Omega .m.$

C. $56,{1.10}^{-8}\Omega .m.$

D. $46,{3.10}^{-8}\Omega .m.$

Câu 2. Một bóng đèn 220V-100W  có dây tóc làm bằng Vonfram. Khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc bóng đèn là 2000°C. Biết nhiệt độ của môi trường là 20°C và hệ số nhiệt điện trở của Vonfram là $\alpha =4,{5.10}^{-3}{K}^{-1}$. Điện trở của bóng đèn khi thắp sáng bình thường và khi không thắp sáng lần lượt là

A. 560Ω và 56,9Ω

B. 460Ω và 45,5Ω

C. 484Ω và 48,84Ω

D. 760Ω và 46,3Ω

Câu 3. Một bóng đèn 220V- 40W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 20°C là R_o = 20Ω. Cho biết hệ số nhiệt điện trở của vonfram là $\alpha =4,{5.10}^{-3}{K}^{-1}$. Nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường

A. 2020°C

B. 2220°C

C. 2120°C

D. 1980°C

Câu 4. Khi cho dòng điện chạy qua một sợi dây thép thì nhiệt độ của sợi dây này tăng thêm 250°C và điện trở của nó tăng gấp đôi. Xác định hệ số nhiệt điện trở của một sợi dây thép này.

A. 0,004K^-1

B. 0,002K^-1

C. 0,04K^-1

D. 0,005K^-1

Câu 5. Dây tóc của bóng đèn 220V- 200W khi sáng binh thường ở nhiệt độ 2500°C có điện trở lớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 100°C. Hệ số nhiệt điện trở α và điện trở R_o của dây tóc ở 100°C lần lượt là

A. 4,1.10^-3K^-1 và 22,4Ω

B. 4,3.10^-3K^-1 và 45,5Ω

C. 4,1.10^-3K^-1 và 45,5Ω

D. 4,3.10^-3K^-1 và 22,4Ω

Câu 6. Điện trở của một thanh graphit (than chì) giảm từ 5Ω xuống 3,75Ω khi nhiệt độ của nó tăng từ 50°C đến 545°C. Hệ số điện trở của thanh graphit này là

A. 5.10^-4K^-1

B. -5.10^-4K^-1

C. 6.10^-4K^-1

D. -6.10^-4K^-1

Câu 7. Một thanh đồng và một thanh graphit (than chì) có cùng tiết diện S được ghép nôi tiếp với nhau. Cho biết điện trở suất ở 0°C và hệ số nhiệt điện trở của đồng là ${\rho }_{01}=1,{7.10}^{-8}\Omega m$ và ${\alpha }_1=4,{3.10}^{-3}{K}^{-1}$, của graphit là ${\rho }_{02}=1,{2.10}^{-5}\Omega m$ và ${\alpha }_2={5.10}^{-4}{K}^{-1}$. Xác định tỉ số độ dài của thanh đồng và graphit để thanh ghép nối tiếp chúng có điện trở không phụ thuộc nhiệt độ.

A. 0,013.

B. 75.

C. 0,012.

D. 82.

Câu 8. Khối lượng mol nguyên tử của đồng 64.10^-3kg/mol. Khối lượng riêng của đồng 8,9.10³kg/m³. Biết rằng, mỗi nguyên tử đồng đóng góp một electron dẫn. Số Avogdro là 6,023.10²³-mol^-1. Mật độ electron tự do trong đồng là

A. $8,{4.10}^{28}e/m^3$

B. $8,{5.10}^{28}e/m^3$

C. $8,{3.10}^{28}e/m^3$

D. $8,{6.10}^{28}e/m^3$

Câu 9. Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động ${\alpha }_T=65\mu V/K$ được đặt trong không khí ở 20°C còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 320°C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện là

A. 1,95mV

B. 4,25mV

C. 19,5mV

D. 4,25mV

Câu 10. Nối cặp nhiệt đồng − constantan với một milivôn kế thành một mạch kín. Nhúng một mối hàn vào nước đá đang tan và một mối hàn vào hơi nước sôi thì milivôn kế chỉ 4,25mV. Hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt này là

A. $42,5\mu V/K$

B. $4,25\mu V/K$

C. $42,5mV/K$

D. $4,25mV/K$

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

• Lý thuyết Dòng điện trong kim loại
• Dạng 1: Cách tính điện trở của dây dẫn kim loại
• Trắc nghiệm Tính điện trở của dây dẫn kim loại
• Dạng 2: Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ
• Trắc nghiệm Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ
• Trắc nghiệm Hiện tượng nhiệt điện, Suất điện động nhiệt điện
• 60 bài tập trắc nghiệm Dòng điện trong kim loại có đáp án (phần 1)
• 60 bài tập trắc nghiệm Dòng điện trong kim loại có đáp án (phần 2)

---

---

---