bg vat ly dien tu bai 8 vat ran tinh the sieu dan 079

BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐIỆN TỪBài 8 CHẤT RẮN TINH THỂ & SIÊU DẪN Bộ môn Vật lý... NỘI DUNGI – Chất rắn tinh thể II – Siêu dẫn... I – CHẤT RẮN TINH THỂ1 – Phân loại chất rắn Thuyết vùng năng lư

BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐIỆN TỪ

Bài 8

CHẤT RẮN TINH THỂ

& SIÊU DẪN

Bộ môn Vật lý

NỘI DUNG

I – Chất rắn tinh thể

II – Siêu dẫn

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

1 – Phân loại chất rắn

Chất rắn

• Có cấu trúc tinh

thể.

• Có tính dị hướng,

nếu là đơn tinh thể.

• Không có cấu trúc tinh thể.

• Có tính đẳng hướng.

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

1 – Phân loại chất rắn

Thuyết vùng năng lượng

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

1 – Phân loại chất rắn

Thuyết vùng năng lượng giải thích được

tính dẫn điện, cách điện và bán dẫn.

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

2 – Phân bố Fermi – Dirac

Xác suất để electron ở trạng thái có năng lượng E là:

F

1

f (E)

kT





E F là năng lượng của mức Fermi, mức năng

lượng cao nhất của electron ở T = 0 (K).

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

2 – Phân bố Fermi – Dirac

Đồ thị hàm phân bố:

f

1

f (E)

E E

kT





  

E f(E)

EF

1/2

1

T = 0

T > 0

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

Ví dụ 1:

Tính xác suất để electron ở trạng thái có năng lượng E thấp hơn năng lượng Fermi 0,1eV ở nhiệt độ 800 K.

Giải

Ta có:

f

1

f (E)

E E

kT





  

Với:

kT 1, 38.10 800 1,10.10  J  0, 069eV

f

E  E  0,1eV

0,81 81%

I – CHẤT RẮN TINH THỂ

Ví dụ 2:

Tính xác suất để electron ở trạng thái có năng lượng E cao hơn năng lượng Fermi 0,1eV ở nhiệt

độ 800 K.

Giải

Ta có:

f

1

f (E)

E E

kT





  

Với:

kT 1, 38.10 800 1,10.10  J  0, 069eV

f

E E  0,1eV

0,19 19%

II – SIÊU DẪN (Superconductors)

Khái niệm về siêu dẫn:

Hiện tượng siêu

dẫn là hiện

tượng điện trở

của một số chất

độ ngột giảm về

0 khi nhiệt độ

thấp hơn nhiệt

độ tới hạn T C

II – SIÊU DẪN (Superconductors)

Một số chất siêu dẫn:

• Siêu sẫn là

kim loại có

nhiệt độ tới

hạn TC

thấp.

• Siêu sẫn là

gốm có

nhiệt độ tới

hạn TC cao

II – SIÊU DẪN (Superconductors)

Tính chất đặc biệt của siêu dẫn:

Có thể tạo ra dòng điện rất lớn chạy trong chất siêu dẫn mà không cầu có hiệu điện thế áp vào hai đầu vật siêu dẫn.

Dòng điện này có thể tồn tại trong siêu dẫn vài năm mà không bị suy giảm.

U I

R



II – SIÊU DẪN (Superconductors)

Ứng dụng của siêu dẫn:

Chế tạo nam châm siêu dẫn dùng trong y khoa (MRI – Magnetic Resonance Imaging)

Chế tạo nam châm có từ trường cực mạnh dùng trong các máy gia tốc hạt, lò phản

ứng nhiệt hạch; dùng tạo ra các đệm từ

trường trong các tàu siêu tốc,