Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Đ17. Dòng điện trong kim loại
Chương iii
Dòng điện trong các môi trường
Học viên: Nguyễn Xuân Thành
CH16-CN: LL & PPDH-Vật Lý
bài cũ
Dòng điện là gì? Điều kiện để có dòng điện? Chiều dòng điện được xác định như thế nào?
Dòng điện có tác dụng gì?
ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi bật công tắc đèn, ta thấy đèn sáng ngay lập tức, chắc l� có các electron chuyển dộng với vận tốc rất lớn tới bóng đèn?
Thí nghiệm:
Bài 17. Dòng điện trong kim loại
1. Các tính chất của kim loại
* Thí nghiệm
- Kim loại là chất dẫn điện tốt.
- Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm, nếu nhiệt độ kim loại không đổi (*)
- Nếu nhiệt độ kim loại thay đổi, dòng điện trong kim loại không tuân theo định luật Ôm.
- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.
1. Các tính chất của kim loại
- Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ:
Giải thích.
- Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng, làm cho điện trở của kim loại tăng.
?0: điện trở suất ở t0 ( 0C )
?: hệ số nhiệt điện trở
2. Êlectron tự do trong kim loại
Cấu trúc mạng tinh thể:
Nut 8
- Kim loại ở trạng thái rắn có cấu trúc tinh thể với các ion dương luôn luôn dao động quanh các nút mạng và các electron tự do không ngừng chuyển động hỗn loạn giữa các ion dương.
-Kết luận
2. Êlectron tự do trong kim loại
b) Nguyên nhân xuất hiện các electron tự do:
- Khi không có các dụng của điện trường ngoài, chuyển động hỗn loạn của các electron tự do không tạo ra dòng điện trong kim loại.
- Các electron ở lớp ngoài cùng nguyên tử kim loại liên kết yếu với hạt nhân nên dễ dàng tách ra thành electron tự do choán toàn bộ thể tích của tinh thể kim loại.
Thí nghiệm
3. Giải thích tính chất điện của kim loại
a) Bản chất dòng điện trong kim loại
I
Thí nghiêm 3
- Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các Êlectron tự do ngược chiều điện trường.
3. Giải thích tính chất điện của kim loại
I
b) Nguyên nhân gây ra điện trở:
Chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể.
Sự tồn tại của các nguyên tử lạ trong khối kim loại.
Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ của khối kim loại.
3. Giải thích tính chất điện của kim loại
c) Sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ
- Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của kim loại tăng
- Các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau nên điện trở suất khác nhau.
R = R0 (1+?t)
3. Giải thích tính chất điện của kim loại
d) Sự toả nhiệt ở vật dẫn kim loại khi có dòng điện chạy qua
- Khi có dòng điện chạy qua thì dây dẫn kim loại nóng lên.
- Dưới tác dụng của lực điện trường, các electron tự do chuyển động có gia tốc và thu năng lượng xác định. Năng lượng này chuyển hoá thành nội năng của kim loại khi va chạm với Ion ở nút mạng.
Củng cố
Vận tốc chuyển động có hướng của các Êlectron tự do trong kim loại rất nhỏ 0,2mm/s. Nhưng khi bật công tắc của bóng đèn dù đèn rất xa cũng sáng ngay vì tốc độ lan truyền của điện trường tác dụng vào các Êlectron rất lớn cỡ 300000 km/s.
Củng cố
Câu 1: Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là
Do năng lượng của chuyển động có hướng
của êlectron truyền cho ion(+) khi va chạm.
B. Do năng lượng dao động của ion(+) truyền
cho êlectron khi va chạm.
C. Do năng lượng của chuyển động có hướng
của êlectron truyền cho ion âm khi va chạm
D. Do năng lượng của chuyển động có hướng
của êlectron, ion âm truyền cho ion dương
khi va chạm.
Đúng
Sai
Sai
Sai
Củng cố
Câu 2: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là
B. Do sự va chạm của các êlectron
với các ion dương ở các nút mạng.
A. Do sự va chạm của các ion dương
ở các nút mạng với nhau.
C. Do sự va chạm của các êlectron với nhau.
D. Cả B và C đều đúng.
Đúng
Sai
Sai
Sai