Bài 13. Dòng điện trong kim loại

DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC
MÔI TRƯỜNG .
CHƯƠNG III
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
Bài 13
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
III- ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN .
II- SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ.
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
Các hạt tải điện trong kim loại chuyển động như thế nào ?
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
a . Trong kim loại ,các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương .Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể . Nhịêt độ càng cao ,dao động nhiệt càng mạnh ,mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự .
Ion
Electron tự do
Electron trong nguyên tử
Nguyên tử tại nút mạng tinh thể
Proton
b. Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với mật độ không đổi chuyển động hỗn loạn tạo thành khí êlectron tự do choán toàn bộ kim loại nhưng chưa tạo thành dòng điện.
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
Tại sao gọi là electron tự do, khí electron tự do trong kim loại?
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
Mơ hình s?i d�y kim lo?i v� c�c Electron t? do b�n trong
Đặt vào dây kim loại một điện trường ,các electron chuyển động như thế nào ?
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
c. Điện trường do nguồn điện sinh ra đẩy khí electron tự do chuyển động ngược chiều điện trường ,tạo ra dòng điện .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
Nhận xét : Sự va chạm của các Ion dương kim loại vào các electron chuyển động có hướng là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
d. Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
d. Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại .
c. Điện trường do nguồn điện sinh ra đẩy khí electron tự do chuyển động ngược chiều điện trường ,tạo ra dòng điện .
b. Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với
mật độ không đổi chuyển động hỗn loạn tạo thành khí êlectron tự do choán
toàn bộ kim loại nhưng chưa tạo thành dòng điện.
a . Trong kim loại ,các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương .Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể . Nhịêt độ càng cao ,dao động nhiệt càng mạnh ,mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại .
2. Bản chất của dòng điện trong kim loại .
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các elctrron tự do dưới tác dụng của điện trường .
Vậy hạt tải điện trong kim loại là hạt nào ;bản chất của dòng điện trong kim loại là gì ?
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
Các tính chất của dòng điện trong kim loại .
- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt .
- Dòng điện chạy trong kim loại tuân theo định luật Ôm
( nếu nhiệt độ kim loại được giữ không đổi )
- Kim loại là chất dẫn điện tốt : mật độ electron tự do 1028 /m3
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
II- SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ.
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
o
0 3
Thí nghiệm chứng tỏ điều gì ?
Khi nhiệt độ tăng làm cho điện trở của kim loại tăng
Vậy tại sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng?
II - SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
 = 0[1+ α (t – t0)]
- Với 0 là điện trở suất ở t00C ( thường 200C )
- Hệ số nhiệt điện trở α (K -1 )phụ thuộc vào :
+ Bản chất kim loại + Nhiệt độ
+ Độ sạch của kim loại + Chế độ gia công vật liệu


BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
II - SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ .
Quan sát Bảng 13.1 SGK /75.
Kim loại nào dẫn điện tốt nhất và tại sao chọn dây bạch kim để làm nhiệt kế điện trở dùng trong công nghiệp ?
0
T(K)
400
1200
800
2
4
6
8
10
12
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
III -ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN.
* Sự biến thiên của điện trở suất theo nhiệt độ .
0
T(K)
400
1200
800
2
4
6
8
10
12
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
III -ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN.
Quan sát đồ thị : Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất thay đổi thế nào ?
Heike Kammerlingh Onnes
( 1853 - 1926 )
*Nhà Vật lý ngưòi Hà Lan
Giải Noben năm 1913
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
III -ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN.
1. Hiện tượng siêu dẫn .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
III -ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN.
Khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó ,
điện trở của kim loại ( hợp kim ) giảm đột ngột đến giá trị bằng không .Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng siêu dẫn .
Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau thế nào ?
2. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
III -ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN.
Có nhiều ứng dụng trong thực tế : làm đường cáp siêu dẫn để tải điện ; chế tạo ra nam châm điện với từ trường cực mạnh .
Tàu hỏa đệm từ ở Nhật Bản đạt kỉ lục 516 km /h
Cần cẩu sử dụng nam châm điện
với cuộn dây siêu dẫn
Động cơ sử dụng các cuộn dây siêu dẫn
IV : Hiện tượng nhiệt điện.
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.
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
Ứng dụng hiện tượng này tạo ra cặp nhiệt điện
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN .
a. Cấu tạo của cặp nhiệt điện .
Là một cặp dây dẫn có bản chất khác nhau và hai đầu của chúng được hàn với nhau , có nhiệt độ hai mối hàn T1,T2 khác nhau.
QUAN SÁT THÍ NGHIỆM SAU ,NÊU HIỆN TƯỢNG ?
b. Thí nghiệm .
Hiện tượng : Khi đốt nóng mối hàn bằng ngọn đèn ,kim điện kế quay chứng tỏ có dòng điện chạy trong mạch .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN .
1. Cấu tạo của cặp nhiệt điện .
2. Thí nghiệm .
3. Nhận xét.
- Dòng điện ở trên gọi là dòng nhiệt điện.
- Suất điện động tạo nên dòng nhiệt điện trong mạch gọi là suất điện động nhiệt điện .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN .
4. Kết luận .
HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN LÀ GÌ ?
Hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau gọi là hiện tượng nhiệt điện .
Biểu thức :
E = αT.(T1 - T2)
+ T1 - T2 : hiệu nhiệt độ ở đầu nóng và đầu lạnh.
+ αT : hệ số nhiệt điện động ( V. K-1 )
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN .
5 .Ứng dụng hiện tượng nhiệt điện:
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN .
- Nhiệt kế nhiệt điện : dùng để đo nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp
5 .Ứng dụng :
- Pin nhiệt điện :ghép nhiều cặp nhiệt điện được một nguồn.
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
1. Hạt tải điện trong kim loại là :
A. Các electron của nguyên tử .
B. electron ở lớp trong cùng của nguyên tử .
C. electron hóa trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể .
D. Các electron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể .
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
2. Câu nào đúng: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng ,
điện trở của nó sẽ :
A. giảm đi
B. không thay đổi
C. tăng lên.
D. ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI .
A. 13 mV
C. 13,98 mV
B. 13,58 mV
D. 13,78 mV