Định luật Fa-ra-day

Định luật Fa-ra-day, Công thức Faraday giúp các bạn học sinh lớp 11 nhanh chóng nắm được toàn bộ kiến thức về phát biểu định luật, công thức mở rộng và một số bài

Định luật Faraday là định luật cơ bản trong điện từ. Định luật faraday cho biết khi từ trường tương tác với một mạch điện tạo ra sức điện động (EMF) – được gọi là cảm ứng điện từ. Vậy công thức Faraday là gì?

Công thức Faraday giúp các bạn học sinh lớp 11 nhanh chóng nắm được toàn bộ kiến thức về phát biểu định luật, công thức mở rộng và một số bài tập vận dụng kèm theo. Từ đó nhanh chóng giải được các bài tập Vật lí 11. Vậy sau đây là nội dung chi tiết tài liệu Định luật Fa-ra-day, mời các bạn cùng theo dõi tại đây.

Xem Tắt

1 1. Phát biểu định luật Faraday
2 2. Công thức Faraday
3 3. Mở rộng định luật
4 4. Bài tập định luật Faraday

1. Phát biểu định luật Faraday

Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất.

2. Công thức Faraday

$m = frac{{A.I.t}}{{n.F}}$

Trong đó:

m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)
A: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
n: số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
I: cường độ dòng điện (A)
t: thời gian điện phân (s)
F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10^-19.6,022.10²³ ≈ 96500 C.mol-1)

3. Mở rộng định luật

Khối lượng vật chất giải phóng ở điện cực dương cũng bằng khối lượng vật chất bám vào cực âm.

Từ công thức định luật Fa-ra-đây, ta có thể suy ra các đại lượng cường độ dòng điện, thời gian điện phân, khối lượng mol nguyên tử (từ đó xác định tên nguyên tố).

$begin{gathered} mathrm{m}=frac{1}{mathrm{~F}} cdot frac{mathrm{A}}{mathrm{n}} mathrm{It} Rightarrow mathrm{I}=frac{mathrm{m} cdot mathrm{F} cdot mathrm{n}}{text { A.t }} \ mathrm{m}=frac{1}{mathrm{~F}} cdot frac{mathrm{A}}{mathrm{n}} mathrm{It}=>mathrm{t}=frac{mathrm{m} cdot mathrm{F} cdot mathrm{n}}{text { A.I }} \ mathrm{m}=frac{1}{mathrm{~F}} cdot frac{mathrm{A}}{mathrm{n}} mathrm{It}=>mathrm{A}=frac{mathrm{m} cdot mathrm{F} cdot mathrm{n}}{mathrm{I} cdot mathrm{t}}=frac{mathrm{m} cdot mathrm{F} cdot mathrm{n}}{mathrm{q}} end{gathered}$

4. Bài tập định luật Faraday

Bài 1

Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO₃ có điện trở là 2,5 Ω. Anốt của bình điện phân bằng bạc (Ag) và hiệu điện thế đặt vào hai điện cực của bình là 10V. Tính khối lượng m của bạc bám vào catốt sau 16 phút 5 giây. Khối lượng nguyên tử của bạc là A=108 và hóa trị n = 1.

Bài giải:

Đổi 16 phút 5 giây = 965 giây

Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân là:

$mathrm{I}=frac{mathrm{U}}{mathrm{R}}=frac{10}{2,5}=4$

Khối lượng bạc bám vào catốt sau 16 phút 5 giây là:

$mathrm{m}=frac{1}{mathrm{~F}} cdot frac{mathrm{A}}{mathrm{n}} mathrm{It}=frac{1}{96500} cdot frac{108}{1} cdot 4 cdot 965=4,32(mathrm{~g})$

Đáp án: 4,32 g

Bài 2: Người ta muốn bóc một lớp đồng dày d = 10μm trên một bản đồng diện tích S = 1cm² bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,010 A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng là D = 8900 kg/m³, khối lượng mol 64 g/mol và hóa trị 2.

Bài giải:

Khối lượng đồng phải bóc đi:

m = D.V = D.S.d = 8900.1.10^-4.10.10^-6 = 8,9.10^-6 (kg) = 8,9.10^-3 (g)

Áp dụng công thức định luật Faraday:

$mathrm{m}=frac{mathrm{AIt}}{mathrm{F} cdot mathrm{n}}=>mathrm{t}=frac{mathrm{m} cdot 96500 cdot mathrm{n}}{mathrm{AI}}=frac{8,9 cdot 10^{-3} cdot 96500 cdot 2}{64 cdot 10^{-2}}=2683(mathrm{~s})$