bài giảng điện tử dòng điện kim loại

Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn IV.. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn. Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất của một s

CHÀO MỪNG CÁC EM HỌC SINH LỚP 11B7

Bài giảng vật lý

DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

GV: L.H.M

Một tia sét đậm tấn công tượng

Nữ thần Tự do ở New York Đường dây 500kV Bắc Nam.

Ở chương này chúng ta đi tìm hiểu đặc điểm của dòng điện trong các môi trường khác nhau và những ứng

Khoảng 4000 năm TCN, người nguyên thủy trong khi đào đất sét đã tìm ra được kim loại đầu tiên

là đồng

Vào năm 1729, Stefan Grey đã tìm ra một số chất, trong đó có kim loại, có thể dẫn điện

Vào năm 1912, nhà vật lý người Đức Carl Riecke tiến hành thí nghiệm khám phá bản chất của các

hạt mang điện trong kim loại

I Bản chất của dòng điện trong kim loại

II Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

III Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn

IV Hiện tượng nhiệt điện

Bài 13: dòng ĐiỆN TRONG KIM LoẠI

Cấu trúc mạng tinh thể Đồng (Cu)

BÀI 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIIII Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.

 Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất của một số vật liệu giảm đột ngột xuống bằng không khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống

thấp hơn một giá trị Tc nhất định, gọi là nhiệt độ tới hạn

 Giá trị này phụ thuộc vào vật liệu

Ion dương và electron hóa trị

Một ô mạng tinh thể đồng

Một ô mạng tinh thể đồng

- Hạt mang điện trong mạng tinh thể kim loại gồm những loại hạt nào và chúng chuyển

động ra sao?

- Hạt mang điện tích tự do trong kim loại là hạt nào?

 Hạt mang điện trong mạng tinh thể kim loại gồm các ion dương và các electron hóa trị

- Các ion dương dao động xung quanh vị trí cân bằng của mạng tinh thể kim loại

- Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron choán toàn bộ thể tích của khối kim loại

 Hạt mang điện tích tự do trong kim loại là các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử

Khi chưa có điện trường ngoài

E

Khi đã có điện trường ngoài

Dưới tác dụng của điện trường ngoài, khí electron chuyển động như thế nào và có tạo ra dòng điện

không?

Chưa có điện trường ngoài Có điện trường ngoài

Chuyển động

của các electron

Dưới tác dụng của điện trường ngoài, khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện

+

-

-+

+ +

E

Sự va chạm giữa các electron và ion dương khi có điện trường

Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại còn cho biết:

- Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do Mật độ của các electron tự do trong kim loại rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt

- Nếu giữ nhiệt độ không đổi, dòng điện trong kim loại tuân theo định luât Ôm

- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt

- Điện trở suất của kim loại thay đổi theo nhiệt độ

BÀI 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

I Bản chất của dòng điện trong kim loại

 Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài

Đồ thị sự phụ thuộc của điện trở suất của đồng theo nhiệt độ

T (K)

(10-8 Ω.m)

BÀI 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

II Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.

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

ρ = ρ0 [1 + α ( t - t0 )]

Trong đó:

α (K-1) : hệ số nhiệt điện trở

ρ (Ω.m) : điện trở suất của kim loại ở t (0C)

ρ0 (Ω.m) : điện trở suất của vật liệu ở t0 (0C) thường lấy là 200C

Năm 1911 nhà vật lý người Hà Lan Kammerlingh Onnes đã phát hiện ra điện trở suất của thủy ngân biến mất hoàn toàn ở

Hiện tượng siêu dẫn đối với thủy ngân

Ở một số kim loại (hay hợp

kim), khi nhiệt độ hạ xuống

dưới nhiệt độ TC nào đó thì

điện trở của kim loại (hay hợp

kim) đó giảm đột ngột đến giá

trị bằng không

Năm 1999 tàu Maglev của Nhật đạt tốc độ kỉ lục 552 km/h, chở 100 hành khách từ Tokyo đến Osaka cách nhau 500 km Từ trường do

nam châm siêu dẫn đủ mạnh để nâng tàu lên 10 cm khỏi đường ray.

Mô hình tàu đệm từ siêu tốc Maglev mới của Nhật Một mô hình tàu Maglev thử nghiệm từ năm 2003.

Dây điện được làm từ vật liệu siêu dẫn do ĐH Tel Aviv phát triển có thể truyền

tải điện năng nhiều gấp 40 lần so với dây đồng.

Máy chụp tạo ảnh cộng hưởng từ MRI

9 4

2 0 2

4 6

0 100 200 300 400 500

BÀI 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

IV Hiện tượng nhiệt điện.

 Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất hiện một suất điện động trong mạch của một cặp nhiệt điện khi hai mối hàn được giữ ở hai nhiệt độ khác nhau

 Suất điện động này gọi là suất điện động nhiệt điện

Sạc điện thoại bằng nồi đun nước

Nhiệt kế nhiệt điện

Củng cố

I Bản chất của dòng điện trong kim loại II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt

độ

Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng

của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường

ngoài

Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ

Củng cố

III Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng

Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất của một số

vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0 khi nhiệt độ của vật liệu giảm

xuống

thấp hơn một giá trị Tc nhất định, gọi là nhiệt độ tới hạn

Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất hiện một suất điện động trong mạch của một cặp nhiệt điện khi hai mối hàn được giữ ở hai

nhiệt độ khác nhau

1 Hạt tải điện trong kim loại là:

A các electron của nguyên tử.

B electron ở lớp trong cùng của nguyên tử.

C các electron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.

D các electron hóa trị đã bay tự do ra khỏi mạng tinh thể.

2 Các kim loại đều:

A dẫn điện tốt, có điện trở suất không thay đổi.

B dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.

C dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau.

D.dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ.

3 Một dây bạch kim ở 200C có điện trở suất ρ0 = 10,6 10-8 Ω.m Tính điện trở suất ρ của dây bạch kim này ở 11200C Giả thiết điện trở suất của dây dẫn bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi là α = 3,9 10-3 K-1

Điện trở suất của dây dẫn bạch kim là:

ρ = ρ0 [1 + α ( t - t0 )]

= 10,6 10-8 [1 + 3,9 10-3 ( 1120 - 20 )]

= 5.6074 10-3 Ω.m

Lời giải: