Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Các em hãy quan sát các hình ảnh sau
Những hình ảnh trên mô tả hiện tượng gì?
Bùi Văn Khoa
D ÒNG ĐI ỆN TRONG C ÁC M ÔI TR Ư ỜNG
Chương III
Dòng điện trong kim loại.
Dòng điện trong chất điện phân.
Dòng điện trong chân không.
Dòng điện trong chất khí.
Dòng điện trong chất bán dẫn.
Chương III
Dòng điện trong các môi trường
I.Bản chất 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.
Tiết 25 - Bài 13
Dòng điện trong kim loại
? Quan sát hình vẽ sau và cho biết kim loại có cấu trúc như thế nào ?
- Kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể
1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại
Mô hình mạng tinh thể đồng
? Tinh thể kim loại được hình thành như thế nào ?
- Trong kim loại, các nguyên tử mất electron trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại
- Chuyển động nhiệt của các ion dương có thể phá vỡ cấu trúc tinh thể, nhiệt độ càng cao, chuyển động nhiệt này càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự
1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại
? Quan sát hình ảnh sau và cho biết tại sao lại hình thành các êlectron tự do trong kim loại ?
Ion
Electron tự do
- Các e- ngoài cùng liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng tách ra khỏi quỹ đạo chuyển động và trở thành e- tự do chuyển động trong kim loại.
Electron trong nguyên tử
Nguyên tử tại nút mạng tinh thể
Nhân
Các ng.tử mất đi e–  ion dao động nhiệt tại nút mạng.
Ion
Electron tự do
- Mơ hình s?i d�y d?ng v� c�c �lectron t? do b�n trong
? Hãy nhận xét về mật độ êlectron tự do trong kim loại?
Các êlectron tự do trong kim loại có mật độ vào khoảng 1028 êlectron/m3
Các em hãy quan sát quá trình chuyển động của các electron tự do và cho nhận xét?
Các electron chuyển động hỗn loạn và tạo thành đám mây electron
? Khi đặt vào hai đầu vật dẫn một điện trường (một hiệu điện thế ) thì sao?
- êlectron chuyển động có hướng tạo thàng dòng điện
Hỗn loạn không ngừng
Có hướng
Có dòng điện
Không tạo thành dòng đi ện
Dòng điện trong kim loại
Bản chất của dòng điện trong kim loại
1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại
Quá trình chuyển động của êlectron tự do trong kim loại
? Tại sao khi có dòng điện chạy qua, vật dẫn kim loại có hiện tượng toả nhiệt?
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
2. Nguyên nhân gây ra điện trở và hiện tượng tỏa nhiệt :
-Khi chuyển động có hướng, các electron tự do luôn có khả năng va chạm với các ion kim loại ở nút mạng tinh thể gây ra điện trở.
? Quan sát hình vẽ và cho biết tại sao kim loại có điện trở ?
- Khi va chạm êlectron truyền một phần động năng của nó cho ion dương ở nút mạng, làm cho ion dao động mạnh lên và kim loại nóng lên
? Vậy bản chất của dòng điện trong kim loại là gì?
* Kết luận: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường
- Điện trở của vật dẫn kim loại



? Nhắc lại công thức tính điện trở của dây dẫn kim loại có chiều dài l?
? Khi nhiệt độ tăng, nhận xét về sự thay đổi điện trở của vật dẫn kim loại?
- Khi nhiệt độ tăng, các ion dương ở nút mạng tinh thể dao động mạnh lên, làm điện trở của kim loại tăng
→ Điện trở suất của kim loại cũng tăng theo nhiệt độ
? Trả lời câu C1
C1: Vì bạch kim có điện trở suất tương đối lớn, có nhiệt độ nóng chảy cao và không bị ôxi hoá ở nhiệt độ cao
? Ngoài ra điện trở suất của kim loại còn phụ thuộc vào yếu tố nào nữa?
- Hệ số nhiệt điện trở của kim loại còn phụ thuộc vào độ sạch và chế độ gia công vật liệu
? Khi giảm nhiệt độ của kim loại xuống rất thấp, hãy nhận xét về giá trị điện trở của kim loại?
-Khi giảm nhiệt độ, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0K điện trở suất của các kim loại sạch đều rất bé
- Sự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độ
a. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
b. Hiện tượng siêu dẫn
? Thế nào là hiện tượng siêu dẫn?
- Khái niệm: Là hiện tượng khi nhiệt độ của vật giảm xuống dưới nhiệt độ tới hạn TC thì điện trở của vật giảm xuống bằng 0 (vật ở trạng thái siêu dẫn)
- Bảng nhiệt độ tới hạn của một số kim loại
b. Hiện tượng siêu dẫn
? Một khối chất ở trạng thái siêu dẫn có đặc điểm gì?
- Đặc điểm: các tính chất điện, từ tính, nhiệt dung thay đổi không giống ở điều kiện thường
? Nêu ứng dụng của các vật liệu siêu dẫn?
- Ứng dụng của vật liệu siêu dẫn: chế tạo nam châm điện, dây dẫn điện
Trả lời câu C2?
C2: - Vì cuộn dây siêu dẫn có điện trở bằng 0 nên năng lượng không bị tiêu hao
- Không dùng được, vì năng lượng điện bị mất do chuyển hoá thành công của động cơ
Thiếu e nên nhiễm điện +
Thừa e nên nhiễm điện -
Hai đầu dây kim loại có một hiệu điện thế nào đấy
T1
T2
Dòng điện trong kim loại
IV: Hiện tượng nhiệt điện
a. Hiện tượng nhiệt điện
Dòng điện trong kim loại
IV: Hiện tượng nhiệt điện
? Nêu cấu tạo của cặp nhiệt điện ?
- Cấu tạo: gồm hai dây kim loại khác nhau được hàn hai đầu với nhau
? Mô tả hoạt động của cặp nhiệt điện?
- Hoạt động: Nếu giữ nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh không giống nhau, khiến trong mạch có một suất điện động ξ
b. Ứng dụng: cặp nhiệt điện
Nước đá
V
Dây đồng
Vôn kế
Ngọn nến
T2
T1
Dây contantan
ξ
Dòng điện trong kim loại
IV: Hiện tượng nhiệt điện
b. Ứng dụng: cặp nhiệt điện
- Ứng dụng của cặp nhiệt điện: được trong nhiệt kế điện tử
? Cặp nhiệt điện được ứng dụng ở đâu?
- Su ất điện động nhiệt điện
Cặp nhiệt điện được dùng trong nhiệt kế điện tử đo được nhiệt độ cao với độ chính xác lớn
Tàu đệm từ
Tàu đệm từ
Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới











CÇn cÈu sö dông nam ch©m ®iÖn víi cuén d©y siªu dÉn
§éng c¬ sö dông c¸c cuén d©y siªu dÉn