Bài 13. Dòng điện trong kim loại

TRƯỜNG THPT KỸ THUẬT LỆ THỦY
KÍNH CHÀO QUÝ THẦY CÔ
CÙNG CÁC EM HỌC SINH
GIÁO VIÊN: ĐÀO VĂN TÁM
CHƯƠNG III
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
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.
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT VÀO NHIỆT ĐỘ
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
Bài 13:
Dòng điện trong kim loại
a. Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
+ Các iôn 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.
b. Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi.
Bản chất của dòng điện trong kim loại được nêu rõ trong một lí thuyết tổng quát gọi là thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Trình bày thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại?
a.
b.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Hỗn loạn
không ngừng
Không có
dòng điện
Hãy quan sát và rút ra nhận xét.
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Hỗn loạn
không ngừng
Có hướng
Có dòng điện
Không có
dòng điện
Điện trường ngoài làm các electron chuyển động có hướng (ngược hướng điện trường), tạo ra dòng điện.
Hãy quan sát và rút ra nhận xét.
a. Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
b. Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi.
a.
b.
c.
c. Điện trường ngoài do nguồn điện sinh ra làm các electron chuyển động có hướng (ngược hướng điện trường), tạo ra dòng điện.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
d. Trong quá trình chuyển động có hướng, các electron tự do không ngừng va chạm với các ion dương nằm ở các nút mạng… làm cản trở chuyển động của các electron tự do, gây ra điện trở của kim loại.
Chúng ta đều biết kim loại có điện trở. Hãy cho biết nguyên nhân nào gây ra điện trở của kim loại?
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
a.
b.
c.
d.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
*Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại cho thấy:
- Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do.
*Ngoài ra :
- Mật độ các electron tự do trong kim loại rất cao (khoảng 1028/m3) nên kim loại dẫn điện tốt.
- Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm (nếu nhiệt độ kim loại được giữ không đổi).
- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.
Bài 13
a.
b.
c.
d.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
Vậy, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường .
Vậy bản chất dòng điện trong kim loại là gì?
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
* Ứng dụng :
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
Khi nhiệt độ tăng, điện trở của kim loại như thế nào. Vì sao?
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nhiệt độ T2 > T1
Điện trở
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nhiệt độ T1
Điện trở
+ Nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
+ Nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.
Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 C
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại thay đổi như thế nào?
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
Nhận xét: Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.
+ Nhận xét:
Điện trở của một cột thủy ngân phụ thuộc vào nhiệt độ
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Hãy quan sát đồ thị thu được về sự phụ thuộc của điện trở của cột thuỷ ngân vào nhiệt độ, sau đó nêu nhận xét sự thay đổi điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ 4 K ?
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
- 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?
Bài 13
+ Nhận xét:
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
+ Kết luận: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
điện trở suất của một số chất giảm đột ngột
xuống bằng 0 khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ
tới hạn Tc nhất định
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
+ Nhận xét:
+ Kết luận:
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
Các em 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?
* Dùng vật liệu siêu dẫn:
Cho dòng điện chạy qua các cuộn dây kim loại siêu dẫn rồi bỏ nguồn điện đi, dòng điện vẫn tiết tục chạy trong nhiều năm.
Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2 (2G) có chiều rộng 4cm (công ty American Superconductor sản xuất).
* Ứng dụng:
+ Nhận xét:
+ Kết luận:
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
* Ứng dụng:
Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới
+ Nhận xét:
+ Kết luận:
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
* Ứng dụng:
Ứng dụng thành công lớn nhất hiện nay của chất siêu dẫn là trong lĩnh vực giao thông, cụ thể là các con tàu có thể “lướt” trên đệm từ trường. Vào tháng 12 năm 2003, tàu Yamanashi MLX01 đã được thử nghiệm với vận tốc 581km/giờ.
Bài 13
+ Nhận xét:
+ Kết luận:
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
IV. Hiện tượng
nhiệt điện
Bài 13
Theo thuyết êlectron, khi một sợi kim loại có nhiệt độ hai đầu khác nhau thì xảy ra hiện tượng gì ?
+ Các êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm.
+ Ứng dụng hiện tượng này người ta làm cặp nhiệt điện.
Dòng điện trong kim loại
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
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.
+ Kết luận: 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.
Bài 13
Em hãy nêu cấu tạo của một cặp nhiệt điện?
Em hãy nêu hiện tượng nhiệt điện?
Dòng điện trong kim loại
+ Kết luận:
* Ứng dụng:.
- Nhiệt kế nhiệt điện
- Pin nhiệt điện
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
IV. Hiện tượng
nhiệt điện
KIẾN THỨC CẦN NHỚ
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
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 điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ.
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.

Câu 1: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là
A. Các electron tự do.
B. Các ion âm.
C. Các ion dương.
D. Các nguyên tử.
CỦNG CỐ

Câu 2: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng,điện trở của nó sẽ ?
A. Giảm đi.
B. Không thay đổi.
C. Tăng lên.
D. Tùy từng kim loại.
Bài tập
Câu 3: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng ?
A. Điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp.
C. Điện trở của vật dẫn giảm xuống rất nhỏ khi nhiệt độ của nó đạt giá trị đủ cao.
B. Điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.
D. Điện trở của vật dẫn bằng không khi nhiệt độ bằng 0(K).
Bài tập
Câu 4: Các kim loại đều
A. Dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi.
B. Dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.
C. Dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.
D. Dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau.
Bài tập
DẶN DÒ
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Học bài, làm bài tập 5, 6, 9 trang 78 SGK

Đọc trước bài “ Dòng điện trong chất điện phân”

Ôn lại nội dung thuyết điện li.
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ
VÀ CÁC EM HỌC SINH
Ion dương
Electron tự do
Electron trong nguyên tử
Nguyên tử
Proton
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Mô hình mạng tinh thể đồng
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
9
4
2
0
2
4
6
V
0:6 mV
Khoa vật lí Trường Đhsp Tn
Vật lí kĩ thuật
= 1 ┴
Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới
Cặp nhiệt điện ứng dụng trong nhiệt kế điện tử
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
Mơ hình s?i d�y kim lo?i v� c�c Electron t? do b�n trong
Khi không có điện trường ngoài chuyển động của các electron tự do như thế nào?
* 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)
NỘI DUNG BÀI HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại.
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và
hiện tượng siêu dẫn
IV. Hiện tượng
nhiệt điện
Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng
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
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
+ Biểu thức:
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
+ Nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.