Bài 13. Dòng điện trong kim loại

GV: LƯU VĂN TẠO
Học kì I – năm học 2011 - 2012
TRƯỜNG THPT ĐINH TIÊN HOÀNG
TỔ VẬT LÍ – KĨ THUẬT – TIN HỌC
CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ
VÀ CÁC EM HỌC SINH LỚP 11A1
THAM DỰ TIẾT HỘI GIẢNG
VŨNG TÀU NGÀY 22 THÁNG 10 NĂM 2011
Text in
here
Dòng điện là gì? Điều kiện để có dòng điện
KIỂM TRA BÀI CŨ
Đa số các ứng dụng của điện liên
quan đến dòng điện, nghĩa là liên quan
đến dòng chuyển động của các hạt tải điện.
Bằng những hiểu biết và quan sát của cá nhân,
em hãy cho biết dòng điện tồn tại trong những
môi trường nào ?
Dòng điện trong các môi trường
Kim loại cũng như tất cả các vật liệu khác, đều do các nguyên tử liên kết với nhau tạo nên. Nguyên tử lại gồm hạt nhân tích điện dương và các electron mang điện quay xung quanh. Vậy các electron trong kim loại có đặc điểm gì và nó chi phối tính chất của dòng điện trong kim loại ra sao? Đó chính là nội dung của bài học này.
Nội dung
Các tính chất điện của kim loại
Thuyết êlectron tự do trong kim loại
I
II
III
BÀI 17:
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI (TIẾT 27)
I. Các tính chất điện của kim loại
Điện trở dây tóc đèn tăng khi hiệu điện thế tăng. Mặt khác khi hiệu điện thế tăng, độ sáng của đèn tăng, chứng tỏ nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng. Kết luận: điện trở dây tóc bóng đèn tăng khi nhiệt độ tăng.
Điện dẫn suất của kim loại rất lớn. Chứng tỏ,
kim loại là chất dẫn điện tốt.
I. Các tính chất điện của kim loại
+ Kim loại là chất dẫn điện tốt.
+ Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm ( nếu nhiệt độ không đổi).
+ Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra
tác dụng nhiệt.
+ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
II
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
1. Kim loại ở thể…………có cấu trúc……………..……
Nguyên tử ………………………..…. trở thành ion dương
Nguyên tử…………………………………… trở thành ion âm
Các ion dương trong kim loại được sắp xếp
………………………………………………………… mạng tinh thể.
2. Hạt tải điện trong kim loại là……………………….……….
Tại sao gọi là


3. Khí electron tự do trong kim loại là gì?
………………………
Vì êlectron chuyển động tự do trong khối kim loại.
Vì êlectron chuyển động tự do trong khối kim loại
giống như các phân tử khí chuyển động tự do trong bình
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
+
+
+
+
+
+
+
+
+
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
Mô hình một ô mạng tinh thể kim loại. Các hình tròn màu xanh là các ion dương. Các hình tròn màu đỏ là các êlectron tự do.
4. Mật độ electron (số electron tự do trong 1m3 thể tích) có giống nhau đối với mỗi kim loại hay không?............................
Mật độ này có giá trị……………...… …. đối với mỗi
kim loại
5. Khi không có tác dụng điện trường ngoài, các electron tự do chuyển động ……………………
Chuyển động này …………..……. tạo ra dòng điện trong kim loại.
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
không giống nhau
hỗn loạn.
không
không đổi
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
Khi không có tác dụng của điện trường ngoài, các êlectron chuyển động hỗn loạn , va chạm (tương tác)với các ion dương nên không có hướng ưu tiên. Số êlectron chuyển động theo một hướng nào đó luôn bằng số êlectron chuyển động theo hướng ngược lại. Điện lượng tổng cộng bởi các êlectron đi qua một mặt bất kì theo một chiều nào đó là bằng không. Vậy chuyển động hỗn loạn này không tạo ra dòng điện.
III
Khi đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại một hiệu điện thế thì các êlectron chuyển động như thế nào? Chuyển động này có tạo ra dòng điện hay không?
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Khi đặt một hiệu điện thế bên ngoài vào hai đầu của vật dẫn kim loại, các electron tự do, ngoài chuyển động nhiệt, còn chuyển động có hướng ngược chiều điện trường do chịu tác dụng của lực điện trường.
Do có sự dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện, nên có dòng điện trong kim loại.
I
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Vậy, dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển
có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường.
+
-
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
1. Giải thích vì sao kim loại dẫn điện tốt.

2. Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.

3. Giải thích vì sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng. Giải thích vì sao các kim loại khác nhau có điện trở suất khác nhau?

4. Giải thích vì sao khi có dòng điện chạy qua vật dẫn kim loại thì vật dẫn kim loại có sự toả nhiệt?
Text in
here
1. Vì sao kim loại dẫn điện tốt
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
1028/m3
Text in
here
2. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Ion dương
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nhiệt độ
Điện trở
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nhiệt độ giảm
Điện trở
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
* Điện trở suất của kim loại phụ thuộc nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
= 0[1 + (t - t0)]
0: điện trở suất của kim loại ở t0 (0C) (200C)
 : hệ số nhiệt điện trở (K-1)
* Hệ số nhiệt điện trở  phụ thuộc vào nhiệt độ , độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
3b. Giải thích vì sao các kim loại khác nhau có điện trở suất khác nhau?
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác
nhau và mật độ electron tự do khác nhau. Do đó, tác dụng “ ngăn cản” chuyển động có hướng của các electron tự do trong mỗi kim loại cũng khác nhau. Vì thế, các kim loại khác nhau có điện trở khác nhau.
4. Giải thích vì sao khi có dòng điện chạy qua vật dẫn kim loại thì vật dẫn kim loại có sự toả nhiệt?
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Các êlectron tự do chuyển động có gia tốc dưới tác dụng của lực điện trường thu được năng lượng. Chúng truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể khi “va chạm” vào mạng , làm tăng nội năng của kim loại. Như vậy, năng lượng của chuyển động có hướng của các êlectron tự do đã chuyển thành nội năng của kim loại tức là chuyển hoá thành nhiệt. Vì vậy dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
CỦNG CỐ BÀI HỌC
1. Các tính chất điện của kim loại: dẫn điện tốt, tuân theo định luật Ôm, gây tác dụng nhiệt, điện trở suất tăng theo nhiệt độ:
2. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.
3. Mật độ hạt tải điện (các êlectron tự do) trong kim loại rất lớn, nên kim loại dẫn điện tốt.
4. Sự mất trật tự mạng tinh thể kim loại đã cản trở chuyển động có hướng của e, gây ra điện trở của kim loại.
5. Nhiệt độ tăng thì độ mất trật tự mạng tinh thể càng tăng, dẫn đến điện trở suất của kim loại tăng.
6. Khi chuyển động, e truyền một phần năng lượng cho mạng, làm tăng nội năng (nhiệt),làm cho kim loại nóng lên.
Câu 1: Khi nói về dòng điện trong kim loại, phát biểu nào dưới dây sai?
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do.
Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở nhiều.
Sự mất trật tự trong cấu trúc mạng tinh thể là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
Các electron tự do trong kim loại chuyển động cùng chiều điện trường tạo ra dòng điện trong kim loại.
CỦNG CỐ BÀI HỌC
Câu 2: Một dây bạch kim ở 200C có điện trở suất là 10,6.10-8 . Cho biết rằng điện trở suất của bạch kim tăng tỉ lệ bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở là 3,9.10-3K-1. Tính điện trở suất của dây này ở nhiệt độ 5000C.
CỦNG CỐ BÀI HỌC
DẶN DÒ
1. Trả lời câu hỏi: 1,2 SGK NC trang 90.
2. Làm bài tập : 1,2,3 SGK NC trang 90.
3. Xem trước bài 18: Hiện tượng nhiệt điện. Hiện tượng siêu dẫn.
CẢM ƠN QUÍ THẦY CÔ
VÀ CÁC EM HỌC SINH ĐÃ
THAM DỰ TIẾT HỌC