Bài 17. Dòng điện trong kim loại

TẬP THỂ 11A1
Nhiệt liệt chào mừng
Quý thầy cô đến dự giờ, thăm lớp
CHƯƠNG 1: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG
Điện tích, định luật Coulomb – thuyết electron, định luật bảo toàn điện tích - điện trường, cường độ điện trường - công của lực điện, điện thế, hiệu điện thế - tụ điện...
CHƯƠNG 2: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI
Dòng điện không đổi – Pin và acquy – điện năng, công suất điện, định luật Junlenxo, định luật Ohm cho toàn mạch và định luật Ohm cho các loại đoạn mạch...
CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
1. Dòng điện trong kim loại
2. Dòng điện trong chất điện phân
3. Dòng điện trong chân không
4. Dòng điện trong chất khí
5. Dòng điện trong chất bán dẫn
Tiết 27: Dòng điện trong kim loại
Thí nghiệm:
Nhận xét: Khi đóng khóa K các đèn gần như sáng ngay lập tức.
e
e
e
e
Phải chăng khi ta đóng khóa K thì các hạt tải điện từ nguồn chạy qua dây dẫn đến các bóng đèn là rất nhanh?
I. Các tính chất điện của kim loại
1. Tính dẫn điện của kim loại
→ Kim loại dẫn điện rất tốt
Vàng
Bạc
Đồng
Nhôm
Sắt
Gecmani
Silic
Nước máy
H20
2. Dòng điện trong kim loại.
Nếu ở một nhiệt độ không đổi. Cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở
→ Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ohm
Xét ở một nhiệt độ không đổi
3. Tác dụng của dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại
Q = RI2t
→ Dòng điện chạy trong dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt
4. Điện trở suất của kim loại
Q = R.I2.t = U.I.t → Nếu tăng U → nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn tăng
 
→ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ
II. Electron trong kim loại
E
E
E
Electron tự do
Ion dương
E
1. Các Ion dương sắp xếp một cách trật tự, tuần hoàn tạo thành mạng tinh thể
2. Các các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể hỗn loạn không ngừng
Các electron tự do có mật độ lớn và độ linh hoạt cao tạo thành khí electron
-
-
-
-
-
-
3. Các Kim loại khác nhau sẽ có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau và có mật độ electron tự do là khác nhau.
4. Khi không có điện trường ngoài, các electron tự do chuyển động hỗn loạn đẳng hướng → không tạo thành dòng điện
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Nguồn điện
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Nguồn điện
1. Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của electron tự do
 
2. Mật độ electron tự do trong kim loại rất lớn và độ linh động cao nên kim loại dẫn điện rất tốt.
 
N: Tổng số hạt electron tự do
V: thể tích khối kim loại
n : số electron tự do mà một nguyên tử đóng góp
D: Khối lượng riêng
NA: Số Avogadro
M: Nguyên tử khối
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
3. Nếu tăng hiệu điện thế hai đầu vật dẫn → cường độ điện trường tăng → Lực điện tác dụng lên các electron tự do tăng → số electron chuyển động qua một đơn vị tiết diện của dây dẫn tăng → cường độ dòng điện tăng
→ dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ohm
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
-
-
-
4. Sự va chạm của các electron tự do với Ion nút mạng đã truyền cho mạng tinh thể nóng lên. Đó là nguyên nhân tỏa nhiệt của kim loại khi có dòng điện chạy qua
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
5. Sự mất trật tự của mạng tinh thể làm cản trở sự chuyển động của electron là nguyên nhân chính gây ra điện trở (Sự mất trật tự này có thể do dao động nhiệt, do biến dạng cơ, do tạp chất,...)
Nhiệt độ càng cao thì dao động của mạng tinh thể càng mạnh dẫn đến sự mất trật tự của mạng tinh thể tăng → vậy nhiệt độ tăng làm điện trở suất của kim loại tăng
 
+ ρ0 (Ωm): là điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ t0 thường là 200C
+ ρ (Ωm): lad điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ t
+ α (K-1): là hệ số nhiệt điện trở
Khối lượng nguyên tử của đồng là M = 64g/mol, khối lượng riêng của đồng là D = 8,9.103 kg/m3. Biết mỗi nguyên tử đồng giải phóng n = 2 êlectrôn dẫn.
a) Tính mật độ êlectron tự do trong đồng.
b) Một dây điện bằng đồng có tiết diện s = 30mm2, mang dòng điện I = 40A. Tính tốc độ chuyển động của êlectrôn trong dây dẫn đó?
Vận dụng 1
Hướng dẫn
Tóm tắt
M = 64 g/mol
D = 8,9.103 kg/m3
n = 2
a) n0 = ?
b) S = 30mm2
I = 40A
v = ?
Bài giải
a) Mật độ electron tự do trong khối Đồng
b) Vận tốc của electron tự do trong chuyển động có hướng
Dòng điện I =5A chạy trong dây dẫn kim loại. Hãy tính số electron chuyển qua dây dẫn trong thời gian 1 phút.
Vận dụng 2
Theo định nghĩa dòng điện (electron)
Hướng dẫn
Dây vonfam dài l = 30cm, tiết diện S = 1mm2 có điện trở suất ρ = 5,25. 10-8 Ωm. Nếu đặt vào 2 đầu dây trên một hiệu điện thế U = 220 thì nhiệt lượng sinh ra 1 phút là bao nhiêu?
Vận dụng 3
Hướng dẫn
Cường độ dòng điện
Điện trở của dây dẫn Vonfam
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây trên
Một bóng đèn (220V – 100W) khi sáng bình thường thì nhiệt độ dây tóc là 25000C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng bình thường và khi không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường là 200C. Cho biết: dây tóc được làm bằng vônfram (α = 4,5.10-3K-1).
Vận dụng 4
- Điện trở của đèn khi không thắp sáng:
Rs = Rt.[1 + α(2500 – 20)]
- Điện trở của đèn khi thắp sáng:
ADCT: 
Xin chân thành cảm ơn