Bài 17. Dòng điện trong kim loại

CHương III.
Dòng điện trong các môi trường
Bài 17. dòng điện trong kim loại
I. Mục tiêu.
1/. Kiến thức:
- Nêu được tính chất điện của kim loại, trinh bầy được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
- Hiểu được sự có mặt của các electron tự do trong kim loại. Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại để giai thích một cách định tính các tính chất dẫn điện của kim loại.
2/. Kĩ nang:
- Giai thích được tính chất điện của kim loại trên cơ sở thuyết electron tự do trong kim loại.
3./Tư duy: Phát triên tư duy trừu tượng, tư duy logic cho học sinh
4./Thái độ: Yêu khoa học bộ môn
�II. Chuẩn bị.
1/. Giáo viên: - Giáo án điện tử
(phần mềm dòng điện trong kim loại)
- Phiếu trắc nghiệm 1, 2, (củng cố).


2/. Học sinh:
Ban chất dòng điện trong kim loại
Cấu trúc mạng tinh thể chất rắn
- Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch
Công thức liên hệ điện trở R, ,l,S
đường đặc trưng Vôn - Am pe của đoạn mạch.


Tr­êng THPT H÷u Lòng



THCS:Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng cña các êlectron tự do
Kiểm tra bài cũ :Em hãy cho biết
bản chất dòng điện trong kim loại ?
FF



Khi bật công tắc đèn điện ta thấy
ngay lập tức đèn sáng phải chăng
các elec tron chuyển động với vận tốc rất lớn từ nguồn điện tới đèn ?

Bài 17
dòng điện trong kim loại

1 . Các tính chất điện của kim loại

2. electron tự do trong kim loại

3. Giải thích tính chất điện của kim loại

I-TíNH CHấT ĐIệN CủA KIM LOạI
PHIếU HọC TậP 1
Em hãy chọn phương án đúng , phương án sai?
Kim loại là chất dẫn điện tốt
2. Sắt dẫn điện tốt của đồng
3. vận tốc trung binh của chuyển động nhiệt của các hạt cõ 10-1 m/s
4. điện trở suất của kim loại tang theo hàm bậc nhất đối với nhiệt độ
5. Nguyên tử mất e trở thành ion (+)
6. Cường độ dòng điện trong kim loại tuân theo đúng định luật ôm nếu nhiệt độ của dây kim loại không thay đổi
7. định luật ôm cho đoạn mạch U =
8. Dây kim loại đồng chất hinh trụ:
9 . Khi có dòng điện chạy qua thi dây dẫn kim loại nóng lên
!0. đường đặc trưng Vôn -ampe của một đoạn mạch là một đương cong


Như vậy:
I-TíNH CHấT ĐIệN CủA KIM LOạI

1 KIM LOạI Là CHấT DẫN ĐIệN TốT ( Độ dẫn suất lớn )
2. ĐIệN TRở SUấT CủA KIM LOạI TĂNG THEO NHIệT Độ


Trong đó: - ?0: điện trở suất ở t0
- ? : điện trở suất ở t
- : hệ số nhiệt điện trở (K-1) ( >0)

3. DòNG ĐIệN TRONG KIM LOạI TUÂN THEO ĐịNH LUậT ÔM
Nêú nhiệt độ kim loại không đổi

4. DòNG ĐIệN CHạY QUA DÂY DẫN KIMLOạI Có TáC DụNG NHIệT


Theo dõi bảng 17.1 trả lời C2
TL:theo b¶ng 17.1 thÊyConstantan cã hÖ sè nhiÖt nhá. V× vËy nªn dïng Con stantan

Theo bảng 17.1 Muốn làm một vật dẫn có điện trở hầu như không thay đổi thì nên dùng vật liệu nào ?
TL:theo b¶ng 17.1 thÊy Con stantan cã hÖ sè nhiÖt nhá. V× vËy nªn dïng Con stantan
2. Êlectron tự do trong kim loại Nhaộc laùi caỏu truực mạng tinh thể kim loaùi?





Ion dương s�p x�p m�t c�ch tu�n hoan c� tr�t t� tạo th�nh các nút mạng
Khoảng không gian giữa các nút mạng có các e tự do.












Em có biết các electon tự do trong kim loại
- Sinh ra từ đâu?
- Chúng chuyển động như thế nào?
- Tại sao lại gọi là khí elec tron?
- Các kim loại khác nhau thì mật độ electron có khác nhau không?
Trong kim loại có c�c e ho� tr� t�ch kh�i nguy�n tư th�nh e t� do
- Các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn
- C�c kim lo�i kh�c nhau th� m�t �� e t� do cịng kh�c nhau
Khi chưa đặt trong điện trường các electron tự do trong kim loại chuyển động như thế nào?
Trường hợp kim loại đặt trong điện trường thì sao?
H­íng cña e nh­ thÕ nµo so víi h­íng cña ®iÖn tr­êng?
Khi không có điện trường các electron chuyển động nhiệt hỗn loạn
Khi kim loại �Ỉt trong� điện trường,các electron tự do ngoài chuyển động nhiệt hỗn loạn còn chịu tác dụng của lực điên trường nên dịch chuyển có hướng ngược chiều điện trường.
V�n t�c cđa chuyĨn ��ng c� h�íng (e) ch� cì 0,2 mm/s

(Giáo viên đưa phần mềm dòng điện trong kim loại)


Tại sao kim loại dẫn điện tốt ?Tại sao các kim loại khác nhau độ dẫn điện cũng khác nhau?
Bản chất dòng điện trong kimloại
Doứng ủieọn trong kim loaùi laứ doứng electron tửù do chuyeồn ủoọng coự hửụựng dưới tác dụng của điện trường

Như vậy bản chất dòng điện trong kimloại là gì ?

b) giải thích tính chất điện của kim loại
Tại sao kim loại có điện trở?(Hay nguyên nhân nào gây cản trở chuyển động của elec tron?)
Tại sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng?
Tại sao dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua?

b.giải thích tính chất điện của kim loại


TL:sự mất trật tự của mạng tinh thể đã cản trở chuyển động có hướng của các elec tron tự do khi chúng "va chạm "với nút mạng.Sự mất trật tự của mạng tinh thể do các nguyên nhân sau
+Méo mạng tinh thể do biến dạng cơ
+Có nguyên tử lạ trong khối kim loại
+Chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể


.T¹i sao kim lo¹i cã ®iÖn trë?(nguyªn nh©n nµo g©y c¶n trë chuyÓn ®éng cña elec tron?)

Như vậy :
Khi nhiệt độ tăng thì các ion ở nút mạng dao động càng mạnh, độ mất trật tự của mạng tinh thể càng cao,càng cản trở chuyển động có hướng của các e tự do vì vậy khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất kim loại tăng

Kim loại dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao hay thấp?. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất kim loại thay đổi như thế nào?Giải thích?

Khi va ch¹m th× ®éng n¨ng cña e tù do t¨ng hay gi¶m?
Vậy động năng chuyển thành dạng năng lượng nào?
Như vậy tại sao dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua?
.
TL: Do tác dụng của điện trường các electron chuyển động có gia tốc và thu được một năng lương xác định. Năng lượng của chuyển động có hướng của các electron tự do được chuyền một phần (hoặc hoàn toàn)cho các ion ở nút mạng khi va chạm. Vì vậy dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua
Dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua

Khi bật công tắc đèn điện ta thấy ngay lập tức đền sáng phải chăng các elec tron chuyển động với vận tốc rất lớn từ nguồn điện tới đèn ?

Ta biết vận tốc của chuyển động có hướng của electron chỉ cỡ 0,2m m/s. Nhưng khi bật công tắc bóng đèn dù ở rất xa cũng sáng ngay chỉ có thể do tác dụng của điện trường. Thật vậy tốc độ lan truyền của điện trường tác dụng vào các electron rất lớn cỡ 300.000km/s
Vận dụng củng cố:
Phiếu học tập 2:
Câu 1:Chọn câu sai:
Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do.
Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi.
Hạt tải điện trong kim loại là ion âm
Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.


Câu 2: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
Do sự va chạm của các electron tự do với các ion(-) ở nút mạng.
Do sự va chạm của ion(+) ở các nút mạng với nhau.
Do sự va chạm của các electron với nhau.
Do sự mất trật tự của mạng tinh thể
Câu 3: Chọn phương án đúng.Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là:
Do năng lượng của chuyển động có hướng của các electron truyền cho ion(+) khi va chạm
Do năng lượng dao động của ion(+) truyền cho electron khi va chạm
Do năng lượng của chuyển động có hướng của các electron truyền cho ion(-) khi va chạm
Do năng lượng của chuyển động có hướng của các electron, ion(-) truyền cho ion(+) khi va chạm
Câu 4: Em hãy chọn phương án đúng: Khi nhiệt độ của dây dẫn 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

C3:Giải thích tại sao các kim loại khác nhau thì điện trở suất cũng khác nhau?

Đáp án :do các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau và mật độ e tự do cũng khác nhau do đó tác dụng ngăn cản chuyển động có hướng của mỗi kim loại cũng khác nhau.
Bài tập về nhà 3 SGK
Ôn tính chất dẫn điện của kim loại