Bài 13. Dòng điện trong kim loại

KÍNH CHÀO QUÍ THẦY CÔ VÀ CÁC EM HỌC SINH THÂN MẾN
Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, chân không, bán dẫn.
Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường.
CHƯƠNG 3:
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
BÀI 13: Dòng điện trong kim loại
Text in
here
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
Ion dương
Electron tự do
Electron trong nguyên tử
Nguyên tử
Proton
Mô hình mạng tinh thể đồng
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Mô hình mạng tinh thể đồng
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Text in
here
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
1.Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương.
Các ion dương dao động nhiệt quanh các vị trí cân bằng xác định, và liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.
Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự.
2. Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí eelectron tự do


+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
Hóy quan sỏt chuy?n d?ng c?a ờlectron t? do trong m?t do?n dõy d?n kim lo?i khi chua cú di?n tru?ng ngo�i.?
Khi có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động như thế nào?
Chuyển động hỗn loạn
không ngừng
Có hướng
Có dòng điện
Không có
dòng điện
Kết luận
+ Hạt tải điện trong kim loại: êlectron

+ Bản chất dòng điện trong kim loại: là dòng chuyển dời có hướng của các eelectron tự do dưới tác dụng của điện trường
* Nguyên nhân gây ra điện trở : là sự “va chạm” của các electron tự do (trong quá trình chuyển động có hướng) với các ion dương nằm mất trật tự trong mạng tinh thể kim loại.
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
E
* Giữa hai “va chạm” liên tiếp, các electron chuyển động có gia tốc dưới tác dụng của lực điện trường và thu được một năng lượng xác định (ngoài năng lượng chuyển động nhiệt hỗn loạn); năng lượng này được truyền một phần (hay hoàn toàn) cho các ion dương khi “va chạm” và biến thành năng lượng dao động của các ion quanh vị trí cân bằng, tức là biến thành nhiệt.
Do đó, khi có dòng điện chạy qua, dây dẫn kim loại nóng lên.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nhiệt độ T2 > T1
Điện trở
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nhiệt độ T1
Điện trở
Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.
ρ=ρ0[1+α(t-t0)]
α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)
ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)
ρ : điện trở suất của kim loại ở t (0C)
Trong đó:
* Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ thuộc vào:
- Nhiệt độ
- Độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó
Sự biến thiên điện trở suất
của đồng theo nhiệt độ
- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.
- Khi nhiệt độ giảm xuống thấp (gần 0 K) điện trở của kim loại đột ngột giảm mạnh.
- Nhiều tính chất khác như từ tính và nhiệt dung cũng thay đổi đột
ngột ở nhiệt độ này.Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang
trạng thái siêu dẫn.
Khi nhiệt độ thấp hơn
một nhiệt độ tới hạn Tc
thì điện trở của một số kim
loại và một số chất giảm
xuống bằng 0.
Thế nào là hiện tượng siêu dẫn?
III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất
của một số vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0
khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn
một giá trị Tc nhất định, gọi là nhiệt độ tới hạn.

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
Giá trị Tc phụ thuộc vào bản thân vật liệu.

Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới
Các bạn đã biết, muốn có dòng điện phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn. Mà muốn có hiệu điện thế cần phải có một nguồn điện để tạo ra hiệu điện thế đó.
Vậy, có cách nào tạo ra hai đầu mạch kín một hiệu điện thế mà không cần đến một nguồn điện hay không?
Khi t1= t2
Kim không lệch.
Khi t1 ≠ t2
→ kim bị lệch.
xét thí nghiệm sau:
IV. Hiện tượng nhiệt điện
* Hai đoạn dây kim loại có bản chất khác nhau được nối kín với nhau bởi hai mối hàn được gọi là một cặp nhiệt điện.
Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất hiện một suất điện động trong mạch của một cặp nhiệt điện khi hai mối hàn được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau.

* Suất điện động nhiệt điện:
T1 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)
T2 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
IV. Hiện tượng nhiệt điện
Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng
* Ứng dụng:.
- Nhiệt kế nhiệt điện
- Pin nhiệt điện
IV. Hiện tượng nhiệt điện
Cặp nhiệt điện ứng dụng trong nhiệt kế điện tử
KIẾN THỨC CẦN NHỚ
Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do.
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể làm cản trở chuyển động của các electron tự do làm xuất hiện điện trở kim loại và tác dụng nhiệt. Điện trở suất của kim loại ρ=ρ0[1+α(t-t0)]
Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi ở nhiệt độ nhỏ hơn (hoặc bằng) nhiệt độ tới hạn TC .
Cặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện ξ = αT (T1 –T2) , αT là hệ số nhiệt điện động.