Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Chương III : DÒNG ĐIỆN
TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
Dòng điện trong kim loại.
Dòng điện trong chất điện phân.
Dòng điện trong chất khí.
Dòng điện trong chân không.
Dòng điện trong chất bán dẫn.
Mở đầu:
Hãy chú ý các vật rắn mà ta thường gặp. Chúng có thể là chất cách điện hay dẫn điện. Ví dụ như thủy tinh, sứ, mica, êbônít…là những chất cách điện. Nhưng chúng ta cũng đều biết, kim loại là môi trường dẫn điện tốt. Kim loại là vật liệu cực kỳ quan trọng đối với các ngành kỹ thuật khác nhau. Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu bài học “Dòng điện trong kim loại” để hiểu rõ hơn về các thuộc tính của kim loại.
Nội dung:
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.
I. Bản chất của dòng điện trong kim loại.
1. Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương.Các iôn này liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể của kim loại.
2. Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử, trở thành electron tự do. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do. Khi không có điện trường ngoài, các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn không có phương ưu tiên nên không có dòng điện trong kim loại.
I. Bản chất của dòng điện tro ng kim loại.
I. Bản chất của dòng điện trong kim loại.
3. Khi điện trường ngoài khác không, ngoài chuyển động nhiệt, khí electron còn tham gia chuyển động có hướng dưới tác dụng của điện trường nên có dòng điện trong kim loại.
4. Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
Vậy, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
- Hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt.
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời
có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.
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)
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.
Khi nhiệt độ giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến chuyển động của electron càng ít, do đó điện trở suất của kim loại giảm liên tục.
Một số chất khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn TC thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Khi đó các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.
Ứng dụng: tạo ra từ trường rất mạnh bằng các cuộn dây siêu dẫn.
+
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 :
IV. Hiện tượng nhiệt điện.
Ứng dụng của cặp nhiệt điện:
Cặp nhiệt điện dùng để làm nguồn điện và dùng để đo nhiệt độ
Pin nhiệt điện: Mắc nối tiếp nhiều cặp nhiệt điện ta được một pin gọi là pin nhiệt điện, có suất điện động vài vôn và cường độ dòng điện đến vài ampe. Nhưng hiệu suất của pin nhiệt điện rất thấp (khoảng 0,1%) nên chỉ được dùng trong những trường hợp thật là cần thiết.
Nhiệt kế nhiệt điện: Theo biểu thức  =  (T1 – T2), nếu ta giữ T1 không đổi thì thông qua việc đo , ta có thể suy ra được T2 và ngược lại. Muốn tăng độ nhạy của cặp nhiệt điện, người ta thường ghép nối tiếp nhiều cặp thành bộ. Cặp nhiệt điện có rất nhiều ưu điểm trong việc đo nhiệt độ: độ nhạy cao, quán tính nhỏ, sử dụng được trong những khoảng nhiệt độ rộng, đo được nhiệt độ của những thể tích nhỏ, đo từ xa… và ưu điểm căn bản là không cần nguồn điện.
IV. Hiện tượng nhiệt điện.