Định Luật Faraday – Hiểu Rõ Hơn Về Công Thức và Ứng Dụng (2023)

Chào mừng bạn đến với bài viết hôm nay của Izumi.Edu.VN! Trong chương trình vật lý lớp 11, Định luật Faraday là một khái niệm rất quan trọng mà chúng ta cần tìm hiểu. Định luật này được khám phá bởi nhà vật lý Michael Faraday người Anh vào năm 1831, cùng với Joseph Henry. Hãy cùng đi sâu vào định luật Faraday và ứng dụng của nó trong bài viết dưới đây.

Có thể bạn quan tâm

Định Luật Faraday là gì?

Định luật Faraday là một định luật cơ bản trong vật lý, nó cho biết rằng từ trường có thể tương tác với một mạch điện và tạo ra hiện tượng gọi là cảm ứng điện từ. Đây là nguyên lý hoạt động của máy biến áp, cuộn cảm, động cơ điện và các thiết bị nam châm điện.

Bạn đang xem: Định Luật Faraday – Hiểu Rõ Hơn Về Công Thức và Ứng Dụng (2023)

giới thiệu định luật Faraday

Phát biểu định luật: “Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỷ lệ với lượng điện đi qua dung dịch và tương đương với lượng của chất.”

Lịch sử hình thành Định Luật Faraday

Định luật Faraday được hình thành dựa trên các thí nghiệm vào năm 1831. Ban đầu, định luật được hiểu là: Một lực điện động được sinh ra bởi cảm ứng khi từ trường quanh vật dẫn điện thay đổi. Suất điện động cảm ứng tỷ lệ thuận với độ thay đổi của từ trường thông qua vòng mạch điện.

Lịch sử hình thành Faraday

Công Thức Định Luật Faraday

Công thức định luật Faraday là:

m = A.I.t / n.F

Trong đó:

m là khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)
A là khối lượng mol nguyên tử của chất thu được ở điện cực
n là số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận
I là cường độ dòng điện (A)
t là thời gian điện phân (s)
F là hằng số Faraday là diện tích của một electron hay điện lượng cần thiết để một mol electron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc anot.

→ Biểu thức liên hệ

Về biểu thức liên hệ, ta có:

Q = I.t = 96500 . ne ⇒ t/F

Công thức định luật Faraday

Ứng Dụng Điện Phân Của Định Luật Faraday

Định luật Faraday về điện phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, bao gồm:

Ứng dụng điều chế kim loại
Chế tạo các loại phi kim như H2, O2, F2, Cl2
Điều chế một số hợp chất như NaOH, H2O2, nước Gia – ve
Tinh chế một số kim loại như Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au…
Mạ điện

Ứng dụng điện phân định luật Faraday

Điện phân với anot tan cũng được sử dụng trong quá trình mạ điện để bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn và cũng tạo được vẻ đẹp cho kim loại được mạ. Anot là kim loại dùng để mạ, trong khi catot là vật cần được mạ. Lớp mạ thường rất mỏng.

Bài Tập Ví Dụ Về Điện Phân

bài tập điện phân định luật Faraday

Bài 1: Một bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có điện trở là Ω. Anot 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 catot sau 16 phút 5 giây. Khối lượng nguyên tử bạc là A = 108 và hoá trị n = 1.

Lời giải:

Đổi 16 phút 5 giây = 965 giây

Cường độ dòng điện chạy qua bình điện là:

I = U/R = 10/2,5 = 4 (A)

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

m = 1/F . A/n.lt = 1/96500 . 108/1 .4 . 965 = 4,32 (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 0,010A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp đồng. Cho biết đồng có khối lượng riêng D = 8900 kg/m3, khối lượng mol 64g/mol và hoá trị 2.

Lời giải:

Khối lượng đồng phải bóc đi là:

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:

m = Alt/96500n ⇒ t = m.96500.n/A.l = 8,9 . 10-3 . 96500 .2/64. 10-2 = 2683 (s)

Đáp án: 2683 giây

Bài 3: Điện phân Al2O3 nóng chảy với dòng điện cường độ 9,65A trong thời gian 3000 giây. Khối lượng nhôm thu được là: