Bài 13. Dòng điện trong kim loại

dòng điện trong các môi trường
Chương iii
i. Bản chất của dòng điện trong kim loại.
* Các hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt.
* Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển động có hướng của các electron tự do dưới tác động của điện trường.
Tiết 23: bài 13: dòng điện trong kim loại
ii. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng,làm cho điện trở của kim loại tăng.
Điện trở của kim loại thay đổi như thế nào khi nhiệt độ tăng?
ii. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng,làm cho điện trở 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.
Ngoài ra hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại không hững phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn phụ thuộc vào cả độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó.
iii. điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.
Khi nhiệt độ giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên càng ít cản trở sự chuyển động của các electron, điện trở của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0 K thì điện trở của kim loại rất bé.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện trở suất của đồng theo nhiệt độ được vẽ trên đồ thị bên.
iii. điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.
Một số kim loại như Hg,Pb. một số hợp kim như Nb3Sn, Nb3Ge...và một số ôxit kim loại khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở đột ngột giảm xuống bằng 0.
Nhiều tính chất khác của kim loại cũng thay đổi đột ngột ở nhiệt độ này. Ta nói rằng các vật liệu đó đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
Ngày nay các cuộn dây siêu dẫn được sử dụng để tạo ra các nam châm điện có từ trường rất mạnh. Cho dòng điện chạy qua các cuộn dây siêu dẫn rồi bỏ nguồn điện đi thì dòng điện vẫn tiếp tục chạy trong nhiều năm mà không yếu đi.
Vì sao dòng điện chạy trong các cuộn dây siêu dẫn lại có thể duy trì lâu dài?
Vì điện trở của cuôn dây siêu dẫn bằng không nên không có tổn hao trên đường dây.
Vậy, vật liệu siêu dẫn là vật liệu có điện trở đột ngột giảm về 0 khi nhiệt độ T< Tc.
iv. Hiện tượng nhiệt điện.
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại còn cho thấy, nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của các electron sẽ làm cho một phần electron ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng sẽ tích điện dương, đầu lạnh sẽ tích điện âm.( hình vẽ). Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế nào đấy.
Nếu lấy 2 dây kim loại khác loại hàn hai đầu với nhau và để hai đầu ở hai nhiệt độ khác nhau thì hiệu điện thế giữa hai đầu sẽ khác nhau, khiến trong mạch có suất điện động C . C gọi là suất điện động nhiệt điện và bộ dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.
+
iv. Hiện tượng nhiệt điện.
Thực nghiệm chứng tỏ:
Suất điện động nhiệt điện tuy nhỏ nhưng rất ổn định theo thời gian và điều kiện thí nghiệm, nên cặp nhiệt điện được dùng chủ yếu để đo nhiệt độ.
* Các hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt.
* Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển động có hướng của các electron tự do dưới tác động của điện trường.
* Vậy, vật liệu siêu dẫn là vật liệu có điện trở đột ngột giãm về 0 khi nhiệt độ T< Tc.
* Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản Trở chuyển động của các hạt tải điện làm cho điện trở của kim loại phụ thuộc nhiệt độ.
Các kim loại đều:
dẫn điện tốt, có điện trở không thay đổi theo.
dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.
dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.
dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đỏi theo nhiệt độ giống nhau.
2. Hạt tải điện trong kim loại là
các electron của nguyên tử.
các electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử.
các electron hóa trị đã bị bay ra khoi tinh thể.
các electron hóa trị chuyển động tự do trong mang tinh thể.