Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Giáo viên : Nguyễn Anh Tuấn
Chào mừng quý thầy cô đến dự hội giảng !
Lớp 11A2
Các em hãy quan sát những hình ảnh sau:
Những hình ảnh trên mô tả hiện tượng gì?
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.
NỘI DUNG BÀI HỌC
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
Ngày dạy: 25 – 11 – 2010
Tiết: 25
CHÚ Ý
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
- Phần kiến thức có kí hiệu (chữ màu xanh) là nội dung bài cần ghi chép vào vở

- Chia nhóm hoạt động: những học sinh trên cùng một bàn được xếp thành một nhóm
KIẾN THỨC ĐÃ HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
CÂU 1 : Dòng điện là:
A. dòng chuyển dời của các hạt mang điện.
B. dòng chuyển dời hỗn loạn của các hạt mang điện.
C. dòng chuyển dời có hướng của các nguyên tử.
D. dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
KIẾN THỨC ĐÃ HỌC
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
CÂU 1 : Dòng điện là:
D. dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
CÂU 2 : Điều kiện để có dòng điện là:
A. giữa hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế.
B. giữa hai đầu một vật có một hiệu điện thế.
C. phải có một vật dẫn.
D. phải có một nguồn điện.
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.
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
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.
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

Trong quá trình chuyển động có hướng, các electron tự do không ngừng va chạm với các ion dương nằm ở các nút mạng, cộng với sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học… làm cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do, gây ra điện trở của kim loại.
Chúng ta đều biết kim loại có điện trở. Hãy quan sát và cho biết nguyên nhân nào gây ra điện trở của kim loại?
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.
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
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường .

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
Theo thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng (biên độ dao động càng lớn), làm cho electron va chạm với ion càng nhiều, càng làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng.
Khi nhiệt độ tăng, điện trở của kim loại có thay đổi không? Vì sao?
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
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

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
Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 C
Tại sao trong thực tế người ta thường dùng dây đồng để làm dây dẫn điện?
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
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?
- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.
- ĐVĐ chuyển mục: để tìm hiểu kỹ hơn về điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ thấp, ta sang mục III
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
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 ?
- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.
Điện trở của một cột thủy ngân phụ thuộc vào nhiệt độ
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?
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
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.
Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu.

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
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?
Các em quan sát thí nghiệm sau.
NỘI DUNG BÀI HỌC
Tiết 25
Bài 13: 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
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)
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
* 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. Nhiệt độ gần giá trị 0 K thì điện trở của kim loại sạch đều rất nhỏ.
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.
1) Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong hai đầu cặp.
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp.
C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp.
2) 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).

3) 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.

4) 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.
DẶN DÒ
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Học bài, làm bài tập 5, 6, 7, 8, 9 trang 78 SGK

Đọc trước bài “ Dòng điện trong chất điện phân”

Ôn lại nội dung thuyết điện li.
Chúc quý thầy cô sức khỏe và công tác tốt !
Lớp 11A2
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

Baøi taäp töï luaän
5) Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động 6,5 (V/K) được đặt trong không khí ở 20 0 C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 232 0C. Tính suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện khi đó.
6) Ở 200C, cho điện trở suất của bạc là 1,62.10-8 m, và hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10-3 K-1. Ở 320 K thì điện trở suất của bạc là bao nhiêu?

ĐS: 1,378 mV
ĐS: 1,8.10-8 m