Bài 13. Dòng điện trong kim loại

DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
CHƯƠNG III
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chân không, không khí, bán dẫn.
Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường.
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại.
* Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại.
Mô hình mạng tinh thể đồng
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại.
* Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị sẽ trở thành các iôn dương
- Các iôn dương dao động nhiệt quanh cácvị 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 n không đổi.
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
- Các iôn dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại.
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
Hỗn loạn
không ngừng
Có hướng
Có dòng điện
Không có
dòng điện
I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại.
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
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:
* Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại:
Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại
+ Dao động nhiệt của các iôn trong mạng tinh thể
+ Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học
+ Có nguyên tử lạ lẫn 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.
- Khi nhiệt độ tăng, các electron và các iôn dương trong mạng tinh thể kim loại chuyển động như thế nào?
- Khi đó mạng tinh thể kim loại sẽ như thế nào?
-> Mạng tinh thể kim loại càng trở nên mất trật tự hơn
=> Điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng
=> Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của
kim loại tăng.
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 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
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
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
Kammerlingh Onnes (1853 – 1926)
Nhà vật lý Hà Lan, giải Nôben 1913.
Sự biến thiên điện trở
của thủy ngân theo nhiệt độ
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
TC : Nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫn
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
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
T1
T2
T1 = T2
T1 > T2
-
+
T1
T2
Xét một dây dẫn 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
* 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.
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.
* 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
* Cặp nhiệt điện
- Pin nhiệt điện
Câu 1: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ:
A. Giảm đi.
B. Không thay đổi.

D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.
C. Tăng lên.
Câu 2: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là:

B. Các iôn âm
C. Các iôn dương
D. Các nguyên tử
A. Các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại.
Tàu đệm từ
Tàu đệm từ
- Hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt.
- Dòng điện trong
kim loại là dòng chuyển dời
có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.
II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
mA
mA
t tăng  R tăng   tăng
t’ > t : I’ < I  R’ > R
0 : điện trở suất ở toC
(m)
 : hệ số nhiệt điện trở
(1/K)
IV. Hiện tượng nhiệt điện
+
là hệ số nhiệt điện động
Hiện tượng nhiệt điện là hiện tuợng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ hai mối hàn ở nhiệt độ khác nhau.
Suất điện động nhiệt điện :