Giáo án Vật lý 11 - CT nâng cao - Tiết 14: Pin và acquy

Tiết 14: Pin và acquy. Ngày soạn: 07 thánh 10 năm 2007. I- Mục tiêu. + Biết được hiệu điện thế điện hoá và ứng dụng trong nguồn điện hoá học. + Nêu được cấu tạo và sự tạo thành suất điện động của pin Vôn- ta. Nêu đwocj cấu tạo của acquy chì và nguyên nhân tại sao acquy là một pin điện hoá nhưng lại có thể được sử dụng nhiều lần. + Giải thích được sự xuất hiện hiệu điện thế điện hoá trong trường hợp thanh kẽm nhúng trong dung dịch ZnSO4. II- Chuẩn bị. 1. Giáo viên: + Pin tròn bóc vỏ để HS quan sát được bên trong của pin. + Thí nghiệm: Mô tả cấu tạo của pin Vôn – ta ( liên hệ với GV hoá học).Cần: Cốc thuỷ tinh, lá kém, đồng, dây dẫn, điện kế G ( hoặc vôn kế có độ chia nhỏ). + Dự kiến nội dung ghi bảng: Tiết 14: Pin và acquy. 1. Hiệu điện thế điện hoá. * Hiệu điện thế điện hoá: + Một thanh kim loại tiếp xúc với một chất điện phân (dd muối, axít, bazơ), khi đó giữa thanh kim loại và dd chất điện phân có một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế điện hoá. + Dấu và độ lớn của HĐTĐ hoá phụ thuộc vào bản chất của kim loại, bản chất và nồng độ của dd điện phân. Þ Nếu nhúng hai thanh KL khác nhau vào dd chất điện phân giữa hai thanh kim loại đó có một hiệu điện thế xác định. Þ Ứng dụng chế tạo các loại pin điện hoá( nguồn điện hoá học). 2. Pin Vôn- ta. a) Cấu tạo: Một cực bằng kẽm (Zn), một cực bằng đồng (Cu) nhúng trong dd H2SO4 loãng. b) Giải thích sự xuất hiện suất điện động của pin Vôn – ta. SGK. 3. Acquy. a) Xét acquy chì hay acquy axít ( phổ biến). * Cấu tạo của acquy chì: Bản cực dương bằng chì điôxit (PbO2). Bản cực âm bằng chì (Pb).Hai bản được nhúng trong dd H2SO4 loãng. * Acquy chì HĐ như pin điện hoá . Có x @ 2V. + Khi acquy phát điện: Do tác dụng hoá học, hai bản của acquy bị biến đổi. Sau một thời gian thì trở nên giống nhau: Đều có lớp chì sunfat (PbSO4) phủ ở ngoài, dòng điện tắt. + Để acquy tiếp tục hoạt động phải nạp điện cho acquy để cho lớp PbSO4 mất dần, cuối cùng hai cực trở thành Pb và PbO2 và lại có thể phát điện. b) Đặc điểm của acquy: Là một nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hoá học thuận nghịch. Tích trữ năng lượng dưới dạng hoá năng (nạp) giải phóng NL ấy dưới dạng điện năng (lúc phát điện.) c) Suất điện động của acquy chì ổn định khoảng 2V, khi sử dụng giảm đến cỡ 1,8V thì phải nạp điện cho acquy. Dung lượng của acquy: là điện lượng lớn nhất mà acquy có thể cung cấp được khi phát điện, mỗi acquy có dung lượng xác định. Đơn vị: ampe.giờ (A.h) : Là điện lượng do dòng điện có cường độ 1A tải đi trong 1 giờ. d) Một số acquy khác: SGK. 2. Chuẩn bị của HS: + Chuẩn bị pin dùng trong thực tế. III- Tổ chức các hoạt động học tập. Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (.....................). Hoạt động của HS Hoạt động của GV. * Thực hiện trả lời theo yêu cầu cảu GV. 1. Nêu định nghĩa cường độ dòng điện? Biểu thức, đơn vị, dòng điện không đổi có đặc điểm gì? 2. Trình bầy định luật Ôn đối với đoạn mạch chỉ có điện trở R? Viết biểu thức của định luật? 3. Nguồn điện là gì? Nêu định nghĩa suất điện động của nguồn điện?Nêu một số nguồn điện thường gặp trong thực tế? Hoạt động 2: Tìm hiểu về hiệu điện thế điện hoá (.....................). Hoạt động của HS Hoạt động của GV. * Nghe, tìm hiểu quan sát TN. * Trả lời: Sau khi nhúng hai lá kim loại vào dd thì ở hai lá KL có một hiệu điện thế nhất định. * Trả lời: Khi nhúng tấm KL vào dd điện phân thì ở tấm KL đó và dd chất điện phân xuất hiện một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế điện hoá. * Nêu dự kiến giải thích của cá nhân. * Tham gia trả lời các câu hỏi của GV. * Giá trị xác định. * Trả lời: Không, vì chúng có cùng điện thế. * Thanh kẽm và ddcó một hiệu điện thế điện thế điện hoá khác hiệu điện hoá của thanh đồng và dd tức là điện thế của thanh kẽm khác thanh đồng nên giữa hai thanh đó cảo U khác không. *ĐVĐ: Bài này ta NC về cấu tạo của một số nguồn điện thường gặp và cũng là những nguồn điện được chế tạo sớm nhất- Nguồn điện hoá học. Nguồn điện hoá học được chế tạo dựa trên cơ sở nào? Þ Cả lớp quan sát thí nghiệm. * Mô tả TN, tiến hành cho hs quan sát: Trước khi nhúng hai lá kẽm và đồng vào dd H2SO4 quan sát vôn kế. Sua khi nhúng vào dd quan sát vôn kế. * Yêu cầu: Nêu nhận xét kết quả? . * Yêu cầu tìm hiểu SGK và cho biết : Hiệu điện thế điện hoá xuất hiện khi nào? * Yêu cầu trả lời câu C1. Gợi ý: Khi nhúng thanh Zn vào dd ZnSO4dưới tác dụng của lực hoá học, các ion Zn+2 của thanh Zn bị kéo ra khỏi thanh Zn . Thanh kẽm trở nên nhiếm điện gì? Các ion Zn+2 sẽ chuyển động như thế nào? tại sao? Có hai quá trình xảy ra: Zn+2 dưới tác dụng cảu lực hoá học chuyển động ra bên ngoài dd, đồng thời có các Zn+2 của dd di chuyển về thanh kẽm. Thực nghiệm cho thấy ban đầu dòng Zn+2 từ thanh kẽm ra ngoài dd lớn hơn dòng Zn+2 đi ngược lại do vậy thanh kẽm nhiễm điện âm. Kết quả ở lớp mỏng của dd tiếp xúc với thanh kẽm có xuất hiện một điện trường. (vẽ hình minh hoạ) Điện trường này có tác dụng gì đối với Zn+2 ? Ngăn cản sự chuyển động của ion Zn+2 từ thanh kẽm đi vào dd và tăng cường chuyển động của ion Zn+2 từ dd về thanh kẽm. Sau một thời gian hai dòng ion Zn+2 đó sẽ thế nào? Điện trường ở lớp tiếp xúc đó thế nào? * Kết luận: Về hiệu điện thế điện hoá. * ĐVĐ: Nếu đưa hai thanh KL như nhau vào cùng một dd thì hai tấm đó có HĐT nào không ?vì sao? * Hỏi : Hiện tượng gì xảy ra khi đưa hai thanh kim loại khác nhau vào dd điện phân? * Từ kiến thức đó hãy giải thích kết quả thí nghiệm trên? * Ứng dụng chế tạo các nguồn điện hoá học (pin điện hoá) trong các nguồn này lực lạ chính là lực hoá học. * Sau đây ta sẽ NC nguồn điện hoá học có từ rất sớm: Pin Vôn- ta. Hoạt động 3: Tìm hiểu pin Vôn- ta(..................). Hoạt động của HS Hoạt động của GV. * Theo dõi tài liệu và trả lời. Một cực bằng kẽm (Zn), một cực bằng đồng (Cu) nhúng trong dd H2SO4 loãng. * Đọc mục b. * Yêu cầu: Theo dõi SGK : Nêu cấu tạo của pin Vôn ta? * yêu cầu theo dõi SGK : Giải thích sự hình thành Sđiện động của pin Vôn ta. * Nhấn mạnh: Suất điện động của pin khá nhỏ: 1,1V Hoạt động 4: Tìm hiểu về nguyên tắc cấu tạo của Acquy( ......................): Hoạt động của HS Hoạt động của GV. * Nghe, theo dõi tài kliệu ghi chép. * Cá nhân trả lời: Bản cực dương bằng chì điôxit (PbO2). Bản cực âm bằng chì (Pb).Hai bản được nhúng trong dd H2SO4 loãng. * Cho nó phóng điện rồi lại đem đi nạp điện. * Trả lời: + Khi acquy phát điện: Do tác dụng hoá học, hai bản của acquy bị biến đổi. Sau một thời gian thì trở nên giống nhau: Đều có lớp chì sunfat (PbSO4) phủ ở ngoài, dòng điện tắt. + Để acquy tiếp tục hoạt động phải nạp điện cho acquy để cho lớp PbSO4 mất dần, cuối cùng hai cực trở thành Pb và PbO2 và lại có thể phát điện * Thông báo: Trong thực tế có rất nhiều loại acquy, có suất điện động khác nhau. Ở đây ta xét ACquy thường gặp và rất phổ biến : Acquy chì hay acquy axít. * Yêu cầu: Theo dõi SGK nêu nguyên tắc cấu tạo của acquy chì? * Kết luận, nêu rõ: acquy chì hoạt động giống như pin điện hoá. SĐ Đ cõ 2V. * Hỏi: Trong thực tế các em thấy người ta sử dụng acquy như thế nào? * Hỏi: Tại sao lại như vậy? * Như vậy: acquy là một nguồn điện có đặc điểm riêng: nguồn điện có thể nạp lại để sử dụng nhiều lần dựa trên phản ứng hoá học thuận nghịch. Tích trữ năng lượng dưới dạng hoá năng (nạp) giải phóng NL ấy dưới dạng điện năng (lúc phát điện.) * Trong thực tế: Suất điện động của acquy chì ổn định khoảng 2V, khi sử dụng giảm đến cỡ 1,8V thì phải nạp điện cho acquy. Người ta còn sử dụng khái niệm dung lượng của acquy: Dung lượng của acquy: là điện lượng lớn nhất mà acquy có thể cung cấp được khi phát điện, mỗi acquy có dung lượng xác định. Đơn vị: ampe.giờ (A.h) : Là điện lượng do dòng điện có cường độ 1A tải đi trong 1 giờ. 1A.h= 3600C. * Yêu cầu đọc mục 3.d và các phần bên cạnh để tìm hiểu thêm. Hoạt động 5: Củng cố bài và hướng dẫn học ở nhà (.....................): Hoạt động của HS Hoạt động của GV. * Thảo luận trả lời. * Ghi chép các yêu cầu. * Một HS làm TN: Cắm lá kẽm và lá đồng vào quả chanh và đo hiệu điện thế giữa hai thanh đó và kết luận rằng đó là hiệu điện thế điện hoá? Kết luận đó đúng hay sai? Vì sao? * Khi nạp acquy thì năng lượng biến đổi như thế nào? Khi acquy phát điện năng lượng biến đổi ra sao? * Hướng dẫn học ở nhà: + Làm các bài tập SGK, SBT. + Có điều kiện làm TN như trên. + Ôn lại KT công suất điện và định luật Jun – Lenxơ học ở THCS. IV- Rút kinh nghiệm: