bài giảng vật lý 11 bài 13 dòng điện trong kim loại

Các tính chất điện của kim loạiThuyết êlectron tự do trong kim loại Giải thích tính chất điện của kim loại... Thuyết êlectron tự do trong kim loại Khi không có tác dụng của điện trường n

Trang 1

BÀI 13:

DÒNG ĐIỆN TRONG

KIM LOẠI

Trang 2

Text in here

Dòng điện là gì? Điều kiện để có dòng điện

Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt tải điện.

(có hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn)

Có điện trường ngoài

(có hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn)

KIỂM TRA BÀI CŨ

Trang 3

Đa số các ứng dụng của điện liên

quan đến dòng điện, nghĩa là liên quan

đến dòng chuyển động của các hạt tải điện.

Bằng những hiểu biết và quan sát của cá nhân,

em hãy cho biết dòng điện tồn tại trong những môi trường nào ?

Trang 4

Dòng điện trong các môi trường

Trang 5

 Kim loại cũng như tất cả các vật liệu khác, đều do các nguyên

tử liên kết với nhau tạo nên Nguyên tử lại gồm hạt nhân tích điện dương và các electron mang điện quay xung quanh Vậy các electron trong kim loại có đặc điểm gì và nó chi phối tính chất của dòng điện trong kim loại ra sao? Đó chính là nội dung của bài học này.

Trang 6

Các tính chất điện của kim loại

Thuyết êlectron tự do trong kim loại

Giải thích tính chất điện của kim loại

Trang 7

I Các tính chất điện của kim loại

Dựa vào bảng 17.1 SGK Vật Lí 11NC trang

88, em hãy tính điện dẫn suất của một số kim loại

và rút ra nhận xét về tính dẫn điện của kim loại

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1:

Làm thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của điện trở dây tóc bóng đèn 6,2 V – 0,5A vào hiệu điện thế đặt vào bóng đèn, ta được kết quả ghi ở bảng 17.2 và đặc tuyến vôn – ampe trên hình 17.1( SGK VL11NC trang 88) Từ đó, em rút ra những kết luận gì?

Điện trở dây tóc đèn tăng khi hiệu điện thế tăng Mặt khác khi hiệu điện thế tăng, độ sáng của đèn tăng, chứng tỏ nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng Kết luận: điện trở dây tóc bóng đèn tăng khi nhiệt độ tăng.

Điện dẫn suất của kim loại rất lớn Chứng tỏ,

kim loại là chất dẫn điện tốt

Ngoài ra, trong bài 10 và bài 12 SGK VL 11, các

em đã biết được hai tính chất điện của kim loại Em hãy cho biết hai tính chất đó là gì?

Trang 8

I Các tính chất điện của kim loại

+ Kim loại là chất dẫn điện tốt.

+ Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm

( nếu nhiệt độ không đổi).

+ Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra

tác dụng nhiệt.

+ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.

I I

Trang 9

II Thuyết êlectron tự do trong kim loại

1 Kim loại ở thể ………… có cấu trúc ……… ……

Nguyên tử ……… … trở thành ion dương

Nguyên tử……… trở thành ion âm

Các ion dương trong kim loại được sắp xếp

……… mạng tinh thể.

2 Hạt tải điện trong kim loại là ……….……….

Tại sao gọi là

Vì êlectron chuyển động tự do trong khối kim loại.

Vì êlectron chuyển động tự do trong khối kim loại

giống như các phân tử khí chuyển động tự do trong bình

êlectron tự do êlectron tự do?

một cách tuần hoàn, trật tự

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Trang 10

+

Mô hình một ô mạng tinh thể kim loại Các hình tròn màu xanh là các ion

dương Các hình tròn màu đỏ là các êlectron tự do.

Trang 11

4 Mật độ electron (số electron tự do trong 1m 3 thể tích) có giống nhau đối với mỗi kim loại hay không?

Mật độ này có giá trị ……… … …. đối với mỗi

kim loại

5 Khi không có tác dụng điện trường ngoài, các electron tự

do chuyển động ………

Chuyển động này ………… ……. tạo ra dòng điện trong kim loại.

không giống nhau

hỗn loạn.

không

không đổi

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Trang 12

Khi không có tác dụng của điện trường ngoài , các êlectron chuyển động hỗn loạn , va chạm (tương tác)với các ion dương nên không có hướng ưu tiên Số êlectron chuyển động theo một hướng nào đó luôn bằng số êlectron chuyển động theo hướng ngược lại Điện lượng tổng cộng bởi các êlectron đi qua một mặt bất kì theo một chiều nào đó là bằng không Vậy chuyển động hỗn loạn này không tạo ra dòng điện

III

Trang 13

 Khi đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại một hiệu điện thế thì các êlectron chuyển động như thế nào? Chuyển động này

có tạo ra dòng điện hay không?

III Giải thích tính chất điện của kim

loại

Khi đặt một hiệu điện thế bên ngoài vào hai đầu của vật dẫn kim loại, các electron tự do, ngoài chuyển động nhiệt, còn chuyển động có hướng ngược chiều điện trường do chịu tác dụng của lực điện trường

Do có sự dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện, nên có dòng điện trong kim loại.

trong kim loại là gì?

Trang 14

Vậy, dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển

có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường.

Trang 15

-III Giải thích tính chất điện của kim loại

1 Giải thích vì sao kim loại dẫn điện tốt.

2 Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.

3 Giải thích vì sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng Giải thích vì sao các kim loại khác nhau có điện trở suất khác nhau?

4 Giải thích vì sao khi có dòng điện chạy qua vật dẫn kim loại thì vật dẫn kim loại có sự toả nhiệt?

Trang 16

Text in here

1. Vì sao kim loại dẫn điện tốt

III Giải thích tính chất điện của kim loại

Êlectron tự do 10 28 /m 3

Kim loại dẫn điện tốt vì mật độ hạt tải điện trong kim loại rất lớn

Trang 17

Text in here

2. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại

Do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của êlectron tự do

Do chuyển động nhiệt của ion dương.

Do biến dạng, do nguyên tử lạ. Ion dương

Trang 18

+ +

E

+ +

+

+ +

+

+ +

Khi nhiệt độ kim loại tăng ion kim loại dao động mạnh hơn độ

mất trật tự của mạng tinh thể tăng tăng sự cản trở chuyển động e điện trở suất của kim loại tăng.

3a Giải thích vì sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng?

Trang 19

+ +

E

+ +

+

+ +

+

+ +

III Giải thích tính chất điện của kim

loại

Trang 20

* Điện trở suất của kim loại phụ thuộc nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:

ρ= ρ0 [1 + α(t - t 0 )]

ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t 0 ( 0 C) (20 0 C)

α : hệ số nhiệt điện trở (K -1 )

* Hệ số nhiệt điện trở α phụ thuộc vào nhiệt độ , độ sạch và chế

độ gia công của vật liệu đó

Trang 21

3b Giải thích vì sao các kim loại khác nhau có điện trở

suất khác nhau?

Các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác

nhau và mật độ electron tự do khác nhau Do đó, tác dụng “ ngăn cản” chuyển động có hướng của các electron tự do trong mỗi kim loại cũng khác nhau Vì thế, các kim loại khác nhau có điện trở khác nhau.

Trang 22

4 Giải thích vì sao khi có dòng điện chạy qua vật dẫn kim loại thì vật dẫn kim loại có sự toả nhiệt?

Các êlectron tự do chuyển động có gia tốc dưới tác dụng của lực điện trường thu được năng lượng Chúng truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể khi “va chạm” vào mạng , làm tăng nội năng của kim loại Như vậy, năng lượng của chuyển động có hướng của các êlectron tự do đã chuyển thành nội năng của kim loại tức là chuyển hoá thành nhiệt Vì vậy dây

dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.

Trang 24

Câu 1: Khi nói về dòng điện trong kim loại, phát biểu nào dưới dây sai?

A Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do.

B Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở nhiều.

C Sự mất trật tự trong cấu trúc mạng tinh thể là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.

D Các electron tự do trong kim loại chuyển động cùng chiều điện trường tạo ra dòng điện trong kim loại.

CỦNG CỐ BÀI HỌC

Trang 25

Câu 2: Một dây bạch kim ở 20 0 C có điện trở suất là 10,6.10 -8 Cho biết rằng điện trở suất của bạch kim tăng tỉ lệ bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở là 3,9.10 -3 K -1 Tính điện trở suất của dây này ở nhiệt độ 500 0 C.

Trang 27

C ẢM ƠN QUÍ THẦY CÔ

VÀ CÁC EM HỌC SINH ĐÃ

THAM DỰ TIẾT HỌC

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	3,07 MB