Bài 13. Dòng điện trong kim loại

TỔ
VẬT
LÝ
KỸ CN
Dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong chất điện phân
Dòng điện trong chân không
Dòng điện trong chất khí
Dòng điện trong chất bán dẫn
TỔ
VẬT
LÝ
KỸ CN
TỔ
VẬT
LÝ
KỸ CN
Tìm hiểu một số tính chất điện của kim loại
Tìm hiểu về cấu trúc tinh thể kim loại và electron tự do trong kim loại
Giải thích các tính chất điện của kim loại, tìm ra bản chất dòng điện trong kim loại
Có nhận xét gì về tính dẫn điện của kim loại so với các chất phi kim?
Đường biểu diễn mối quan hệ giữa điện trở suất của KL với nhiệt độ cho biết điều gì?
Đường đặc tuyến V - A bên cho thấy dòng điện trong kim loại tuân theo định luật gì?
1. CÁC TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA KIM LOẠI
Kim loại là chất dẫn điện tốt
Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm.
Dòng điện chạy qua dây dẫn gây ra tác dụng nhiệt.
Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
?? = ?0[1+??(t - t0)]
Trong đó :
?0 : là điện trở suất ở t0(OC)
? : Hệ số nhiệt điện trở (K-1)
TỔ
VẬT
LÝ
KỸ CN
2. ELECTRON TỰ DO TRONG KIM LOẠI
Một số vấn đề đặt ra là?
Hạt tải điện trong kim loại là hạt gì? Do đâu mà có?
Tại sao kim loại lại có được các tính chất điện như đã nêu ở phần 1./
TỔ
VẬT
LÝ
KỸ CN
Ion
Electron tự do
Electron trong nguyên tử
Nguyên tử tại nút mạng tinh thể
Proton
Quá trình tạo ion và Electron tự do
trong kim loại
+
2. ELECTRON TỰ DO TRONG KIM LOẠI
+
+
+
+
+
+
+
+
Các kim loại khác nhau thì mật độ electron tự do giống hay khác nhau? Với một kim loại nhất định mật độ này có thay đổi không?
2. ELECTRON TỰ DO TRONG KIM LOẠI
Các kim loại khác nhau có mật độ êlectron (số êlectron tự do trong một đơn vị thể tích) khác nhau ; mật độ này có giá trị không đổi đối với mỗi kim loại
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Khi không có tác dụng của điện trường ngoài, chuyển động của các êlectron tự do là chuyển động gì? Có thể tạo ra dòng điện không?
2. ELECTRON TỰ DO TRONG KIM LOẠI
Khi không có tác dụng của điện trường ngoài, chuyển động hỗn loạn của các êlectron tự do không tạo ra dòng điện trong kim loại.
Vậy : 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
a) Bản chất dòng điện trong kim loại.
Khi Engoài ? 0: các êlectron chịu tác dụng của lực điện trường chuyển động có hướng, ngược chiều điện trường tạo ra dòng điện.
Khi Engoài ? 0: các êlectron Chuyển động như thế nào?
3. GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA KIM LOẠI
b) Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại
Khi chuyển động có hướng các êlectron tự do luôn bị "cản trở" do "va chạm" (tương tác) với các ion kim loại đang dao động quanh vị trí cân bằng ? gây ra điện trở của kim loại.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Theo định nghĩa cường độ dòng điện ta có: i = ?q / ?t. trong đó ?q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn trong thời gian ?t
Cường độ dòng điện i sẽ biến đổi như thế nào nếu trong quá trình chuyển động có hướng tạo ra dòng điện, các e tự do bị cản trở do va chạm với các I on ở nút mạng tinh thể.
3. GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA KIM LOẠI
c) Giải thích sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ
Nhiệt độ càng cao, các ion kim loại càng dao động mạnh, êlectron tự do va chạm nhiều hơn ? Nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Khi nhiệt độ kim loại tăng, các em có nhận xét gì về biên độ dao động của các Ion ở nút mạng tinh thể. Điều này có ảnh hưởng gì đến điện trở của kim loại?
3. GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA KIM LOẠI
d) Giải thích nguyên hiện tượng toả nhiệt của dây dẫn kim loại khi có dòng điện chạy qua.
Khi đặt vào hai đầu dây dẫn kim loại một hiệu điện thế, các electron tự do nhận được một năng lượng điện trường và chuyển động có hướng, trong quá trình chuyển động khi va chạm với các Ion ở nút mạng tinh thể chúng truyền một phần(hay hoàn toàn) năng lượng cho Ion đó kết quả Ion này chuyển động nhiệt với vận tôc lớn hơn ? Vì vậy, dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
Theo thuyết động học phân tử nhiệt độ của vật sẽ thay đổi như thế nào khi vận tốc chuyển động nhiệt của các nguyên tử tạo nên vật đó tăng lên? Qua đó giải thích sự toả nhiệt của kim loại khi có dòng điện chạy qua?
CỦNG CỐ BÀI
Câu 01
Câu nào sai ?
A. hạt tải điện trong kim loại là electron tự do.
B. dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi.
C. hạt tải điện trong kim loại là ion.
D. dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.
Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ :
A. giảm đi
B. không thay đổi
C. tăng lên
D. ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.
CỦNG CỐ BÀI
Câu 02