Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Gv biên soan và thưc hiện: Nguyễn văn Tươi
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.
Bài 17 :
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
Cấu trúc mạng tinh thể của kim loại có cấu tạo như thế nào?
- Kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể. Các nguyên tử kim loại được sắp xếp một cách đều đặn theo một trật tự nhất định trong không gian.
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
- Kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể. Các nguyên tử kim loại được sắp xếp một cách đều đặn theo một trật tự nhất định trong không gian.
Trong vật thể kim loại gồm những hạt mang điện nào ?
- Trong tinh thể kim loại, ở các nút mạng là các ion dương, xung quanh là các electron tự do.
Ở điều kiện thường vật thể bằng kim loại có mang điện không ? Vì sao ?
- Do điện tích âm của các electron tự do có trị số tuyệt đối đúng bằng điện tích dương của các ion cho nên vật thể bằng kim loại trung hòa về điện.
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :


+
+
+
+
-
-
-
-
-
Khi chưa đóng khoá K thì các hạt mang điện trong dây dẫn chuyển động như thế nào ?
Khi chưa đóng khoá k .Ở nhiệt độ bình thường, các ion dương trong mạng tinh thể kim loai dao động xung quanh vị trí cân bằng, các electron tự do thì chuyển động tự do bên trong vật thể kim loại.

1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :
Khi đóng khoá K thì các hạt mang điện trong dây dẫn kim loại sẽ chuyển động như thế nào ?
- Khi đóng khoá K, nghĩa là có điện trường đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại, các electron tự do chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực điện trờng (ngoài chuyển động nhiệt hỗn loạn) nên có dòng điện.
Kết luận như thế nào về bản chất của dòng điện trong kim loại?
Vậy:
Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng electron tự do dịch chuyển có hướng ngược chiều điện trường
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :
Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng electron tự do dịch chuyển có hướng ngược chiều điện trường
Chú ý:
V?n t?c�c?a chuy?n d?ng�cĩ hu?ng n�y r?t nh?, b� hon 0,2 mm/s; khơng n�n l?n l?n v?n t?c�n�y v?i v?n t?c lan truy?n c?a di?n tru?ng�(300 000 km/s); v?n t?c lan truy?n c?a di?n tru?ng r?t l?n n�n khi dĩng m?ch di?n thì ng?n d�n di?n d� cĩ r?t xa cung h?u nhu l?p t?c ph�t s�ng
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :
3.Các tính chất điện của kim loại:
1. Mật độ hạt tải điện (electron tự do) trong kim loại rất lớn, vào cỡ mật độ nguyên tử kim loại (1028/m3) , vì thế kim loại dẫn điện tốt
Trong nhiều loại chất rắn thì kim loai có tính dẫn điện như thế nào ? Vì sao?
Khi đặt vào hai đầu dây dẫn có điện trở R ( xem nhiệt của dây dẫn không đổi ) một hiệu điện thế U thì cường dòng điện I trong mạch tuân theo định luật gì ?
2.Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật ôm ( nếu giữ nhiệt đô kim loại không đổi )
I = U/R
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :
3.Các tính chất điện của kim loại:
V
A
*Kết quả thí nghiệm với bóng đèn (6,2 V – 0,5 A)
1. Mật độ hạt tải điện (electron tự do) trong kim loại rất lớn, vào cỡ mật độ nguyên tử kim loại (1028/m3) , vì thế kim loại dẫn điện tốt
2.Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật ôm ( nếu giữ nhiệt đô kim loại không đổi )
Khi đóng khoá K ta thấy bóng đèn sáng .Vì sao?
3.Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây tác dụng nhiêt.
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :
3.Các tính chất điện của kim loại:
I(A)
U (V)
I = (1/R) U
Đường đặc tuyến vôn-ampe của điện trở dây tóc bóng đèn.
4.Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ .
1. Mật độ hạt tải điện (electron tự do) trong kim loại rất lớn, vào cỡ mật độ nguyên tử kim loại (1028/m3) , vì thế kim loại dẫn điện tốt
2.Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật ôm ( nếu giữ nhiệt đô kim loại không đổi )
3.Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây tác dụng nhiêt.
ρ=ρ0[1+α(t-t0)]
α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)
ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)
Trong đó:
ρ : điện trở suất của kim loại ở t (0C)
1.Cấu trúc tinh thể của kim loại :
2.Bản chất của dòng điện trong kim loại :
3.Các tính chất điện của kim loại:
Điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 C
Muốn làm dây dẫn có điện trở gần như không thay đổi theo nhiệt độ thì nên dùng vật liệu nào ? Vì sao ?
ρ=ρ0[1+α(t-t0)]
4.Giải thích các tính chất điện của kim loại :
Nguyên nhân nào gây ra điên trở của kim loại ?
1.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
Vì sao điện trở của kim loại tăng theo nhiệt độ ?
4.Giải thích các tính chất điện của kim loại :
1.Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại
2. Khi nhiệt độ tăng, dao động của các ion ở nút mạng và chuyển động nhiệt của electron tăng lên. Do đó khả năng va chạm giữa chúng nhiều hơn. Kết quả là điện trở dây dẫn kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng.
Vì sao có hiện tượng toả nhiệt trên dây kim loai khi có dòng điện chay qua ?
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
E
3. Trong quá trình chuyển động, các electron dưới tác dụng của lực điện trường thu được một năng lượng xác định. Năng lượng này được truyền cho các ion kim loại khi va chạm, biến thành nhiệt . Vì vậy, dây dẫn kim loại khi có dòng điện chạy qua bị nóng lên.
Bản chất của dòng điện trong kim loại ?
Các tính chất điện của kim loại ?
Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại ?
Nguyên nhân điện trở của kim loại tăng theo nhiệt độ ?
Nguyên nhân dây dẫn nóng lên khi có dòng điện chạy qua ?
Bài tập củng cố
1
2
3
4
Bài tập củng cố
1
2
3
4
1. Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là:

A. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion(+) khi va chạm.

B. Do năng lượng dao động của ion (+) truyền cho eclectron khi va chạm.

C. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion (-) khi va chạm.

D. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron, ion (-) truyền cho ion (+) khi va chạm.
2. Phát biểu nào sau đây là đúng?
Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì:

A. Có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn.

B. Có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia.

C. Có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn.

D. Không có hiện tượng gì xảy ra.
3. Để xác định được sự biến đổi của điện trở theo nhiệt độ ta cần các dụng cụ:

Ôm kế và đồng hồ đo thời gian.

Vôn kế, ampe kế, cặp nhiệt độ.

C. Vôn kê, cặp nhiệt độ, đồng hồ đo thời gian.

D. Vôn kê, ampe kế, đồng hồ đo thời gian.
4. Đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế thì nhận định nào sau đây là đúng?

A. Electron sẽ chuyển động tự do hỗn loạn.

B. Tất cả các electron trong kim loại sẽ chuyển động cùng chiều điện trường.

C. Các electron tự do sẽ chuyển động ngược chiều điện trường.

D. Tất cả các electron trong kim loại chuyển động ngược chiều điện trường.