SUẤT ĐIỆN ĐỘNG LÀ GÌ?

Suất điện động là một trong những kiến thức khá quan trọng nằm trong chương trình Vật lý lớp 11. Trong phạm vi bải viết dưới đây, chúng tôi sẽ hướng dẫn cho các bạn tổng ôn lí thuyết và những kiến thức cơ bản về suất điện động. Mong nội dung bài viết dưới đây sẽ giúp cho quá trình học tập của bạn sẽ trở nên thuận tiện hơn và đạt hiệu quả cao.

I.Suất điện động là gì? Định nghĩa về suất điện động cảm ứng:

Suất điện động hay còn được gọi là lực điện động (emf – viết tắt của electromotive force) của một nguồn điện chính là công của lực lạ để có thể di chuyển một điện tích dương từ cực âm sang đến cực dương của một nguồn điện (ngược chiều của điện trường).

Trong cảm ứng điện từ, suất điện động (lực điện động) có thể được định nghĩa chính là suất điện động cảm ứng để gây ra dòng điện cảm ứng có trong mạch kín.

Từ “lực” ở trong trường hợp này không nhầm lẫn với lực ở trong cơ học được đo bằng newton. Mà chúng được đo bằng đơn vị vôn.

Suất điện động được xuất hiện ở nguồn điện một chiều như acquy hay pin,…hoặc trong vòng dây kín chúng được đặt trong từ trường biến thiên.

1.Kí hiệu:

Suất điện động được kí hiệu là chữ hoa e.

2. Đơn vị:

Trong trường hợp A được đo bằng jun và q được đo lường bằng culong thì e sẽ được đo bằng đơn vị vôn:

1V = 1J/C.

II.Suất điện động của nguồn điện:

Số vôn được ghi trên mỗi nguồn điện như pin hay acquy,… Nó cho chúng ta biết giá trị suất điện động của các nguồn điện đó. Đó cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch ngoài hở. Vì vậy nên suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng với hiệu điện thế giữa 2 cực khi mạch ngoài bị hở.

1.Suất điện động của pin điện hóa và acquy:

a.Pin điện hóa:

Đây là loại pin có cấu tạo từ 2 mảnh kim loại và được ngâm trong chất điện phân (ví dụ như: dung dịch axit, muối hay bazo,…).

Có khá nhiều loại pin điện hóa khác nhau trên thị trường hiện nay. Một số cái tên được kể đến như Đa ni en, pin Volta, …

Chúng ta xét về pin Volta. Đây là nguồn điện hóa học được chế tạo đầu tiên gồm có một cực bằng kẽm và cực còn lại được làm bằng đồng, được ngâm trong dung dịch axit sunfuric loãng.

Trong pin Volta suất điện động được hình thành như sau:

Do chịu tác dụng hóa học nên các ion kẽm Zn2+ của thanh kẽm đi vào dung dịch axit sunfuric, điều này làm cho lớp dung dịch tiếp giáp với thanh kẽm được tích điện dương. Thanh kẽm đang thừa electron nên tích điện âm. Vì vậy nên giữa thanh kẽm và dung dịch sẽ có một điện trường được hướng từ dung dịch đến thanh kẽm.

Điện trường này có tác động ngăn cản sự di chuyển tiếp theo của các ion Zn2+ từ thanh kẽm di chuyển vào dung dịch, cùng lúc tăng cường các sự dịch chuyển ngược lại của những ion Zn2+ đi từ dung dịch vào thanh kẽm. Sự cân bằng này được thiết lập khi số lượng ion đi ra thanh kẽm và số lượng ion đi vào thanh kẽm là như nhau. Thí nghiệm này chứng minh rằng giữa thanh kẽm và dung dịch có hiệu điện thế khoảng U1 = 0,74 V.

Còn về phía thanh đồng thì những ion H+ có trong dung dịch tới và bám lấy cực đồng, chúng thu lấy các electron có trong thanh đồng và được chuyền thành khí H2. Vì vậy nên thanh đồng đã mất bớt electron nên sẽ tích điện dương.

Khi đã thiết lập cân bằng điện hóa, thì giữa thanh đồng và dung dịch sẽ có hiệu điện thế khoảng U2 = 0,34V.

Kết quả nhận được là giữa hai cực của pin Volta có một hiệu điện thế được xác định là e = U1 – U2 tương đương 1,1V.

Đó chính là suất điện động của pin Volta.

b. Acquy:

Có khá nhiểu loại acuy như: acquy axit (acquy chì), acquy kiềm,…nhưng đơn giản nhất vẫn là acquy chì hoặc acquy axit. Acquy chì gồm có bản cực dương được làm bằng chì đioxit (PbO2) và bản cực âm thì được làm bằng chì (Pb).

Chất điện phân chính là dung dịch axit sunfuric pha loãng. Do có tác dụng với dung dịch điện phân nên 2 bản cực được tích điện ngược dấu và được hoạt động giống với pin điện hóa. Acquy chì có suất điện động chỉ vào khoảng 2 V. Sau một khoảng thời gian sử dụng thì cả hai bản cực đều được phủ một lớp vỏ ngoài bằng chì sunfat.

Vì vậy nên suất điện động của acquy bị giảm dần. Một khi xuất hiện dao động giảm tới 1,85 V thì người ta cần phải nạp điện lại cho acquy. Khi nạp điện cho acquy thì người ta cần phải cho một dòng điện được chạy từ cực dương của acquy sang cực âm.