Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Xin kính chào quý thầy cô đến dự giờ thăm lớp !
KIẾN THỨC ĐÃ HỌC
CÂU 1 : Dòng điện là:
A. Dòng chuyển dời của các hạt mang điện.
B. Dòng chuyển động 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
CÂU 2 : Điều kiện để có dòng điện là

A giữa hai đầu một vật có một hiệu điện thế.

B giữa hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế.

C phải có một vật dẫn.

D phải có một nguồn điện.

Chương III - Dòng điện trong các môi trường
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
Nguyễn Song Toàn
Gv:
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 liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.

Các iôn dương dao động nhiệt quanh các vị trí cân bằng xác định (các nút mạng). 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 n0 không đổi.


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:
Hỗn loạn
không ngừng
Có hướng
Có dòng điện
Không có
dòng điện
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài.
Kết luận:
GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN
CỦA KIM LOẠI
Câu hỏi 1: Tại sao kim loại là chất dẫn điện tốt?
TL: Mật độ hạt tải điện (êlectron tự do) trong kim loại rất lớn ( 1028/m3)  KL dẫn điện tốt.
Câu hỏi 2: Giải thích nguyên nhân gây ra hiện tượng tỏa nhiệt của dây dẫn KL ?
TL:Trong khi va chạm, êlectron truyền một phần động năng của nó cho ion, làm ion dao động mạnh lên, vì thế mà kim loại nóng lên và tỏa nhiệt.
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
Câu hỏi 3: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là gì?
TL: Sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do gây ra điện trở.
GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN
CỦA KIM LOẠI
* 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.
Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ T ≤ TC
Sự biến thiên điện trở suất
của đồng theo nhiệt độ
TC : Nhiệt độ tới hạn của 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
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
T1
T2
T1 = T2
T1 > T2
-
+
T1
T2
Xét một dây dẫn kim loại:
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
NỘI DUNG BÀI HỌC
Bài 13
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
Cặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau.
* Êlectron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm
Tồn tai một hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của dây dẫn.
* Suất điện động nhiệt điện:
T1 : nhiệt độ ở đầu nóng (K)
* Ứng dụng:.
T2 : nhiệt độ ở đầu lạnh (K)
- 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
* Cặp nhiệt điện
Ứng dụng
mV
A
B
Đây là cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ lò
Câu 1: 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.
Câu hỏi trắc nghiệm
Câu 2: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là:
A. Các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại.
B. Các iôn âm
C. Các iôn dương
D. Các nguyên tử
Chào tạm biệt !
Tàu đệm từ
Tàu đệm từ
Ion
Electron tự do
Electron trong nguyên tử
Nguyên tử tại nút mạng tinh thể
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
2. Giải thích sự xuất hiện của suất nhiệt điện động.
a. Hiệu điện thế tiếp xúc
-Xét 2 thanh kim loại A, B khác nhau hàn tiếp xúc ở một đầu, giả sử mật độ electron tự do nA > nB.
-Khi cho A tiếp xúc với B có sự khuếch tán electron từ A sang B và từ B sang A (do chuyển động nhiệt)

A B
+ - + + - + + - + + + + - + + - +
+ + - +- + + + - + + + - + + + - +
- - -
- - - - - - - -
- -
- - - - - -
- -
+ - + - + - + + - + - + + -
+- + + + - + + - + + - +
++ ++++++++++
- -
- - - - - - - -
-Dòng electron khuếch tán từ A sang B lớn hơn từ B sang A (vì nA>nB )
Dẫn đến thanh kim loại A tích điện dương còn B tích điện âm. Tại chỗ tiếp xúc xuất hiện điện trường E (hướng từ A sang B)
- Điện trường này tăng dần lên, ngăn cản sự khuếch tán electron từ A sang B, tăng cường sự khuếch tán electron từ B sang A
A B
+ - + + - + + - + + + + - + + - +
+ + - +- + + + - + + + - + + + - +
- - -
- - - - - - - -
- -
- - - - - -
- -
+ - + - + - + + - + - + + -
+- + + + - + + - + + - +
++ ++++++++++
- -
- - - - - - - -
E
-Khi có sự cân bằng động giữa hai thanh kim loại xác định một hiệu điện thế, gọi là hiệu điện thế tiếp xúc .
-Nếu nối hai đầu còn lại của 2 thanh thành một mạch kín.
+ Khi nhiệt độ hai chỗ tiếp xúc bằng nhau thì hiệu điện thế tiếp xúc ở hai chỗ tiếp xúc cũng có trị số bằng nhau nhưng trái dấu nên không có dòng điện .
A

B
+ + +
+ + +
- - -
- - -
i=0
Hình vẽ
t1
t2=t1
+
A +
V1 +

- -
- B -
- -

+
+ A
+ V2=V1
G
Hình vẽ
t1
t2=t1
b. Suất điện động nhiệt điện:
- Khi nhiệt độ khác nhau thì hiệu điện thế tiếp xúc giữa hai mối hàn sẽ khác nhau, trong mạch có suất điện động có trị số bằng hiệu hiệu điện thế tiếp xúc nên xuất hiện dòng điện .
A

B
+ + +
+ + + +
+ + +
- - -
- - - -
- - - -
i
Hình vẽ
t1
t1>t2