Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Bài 13. Dòng điện trong kim loại tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...

CHƯƠNG III

DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC

MÔI TRƯỜNG

B ản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại,

chất điện phân, chất khí, chân không, bán dẫn.

Ứ ng dụng của dòng điện trong các môi trường.

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

Tiết 25:

I Bản chất dòng điện

trong kim loại

Ion dương

Electron tự do Electron

Nguyên tử

Hạt nhân

trong kim loại

Mô hình mạng tinh thể đồng

Tiết 25:

Thuyết electron về tính

dẫn điện của kim loại

I Bản chất dòng điện

trong kim loại Trong nguyên tử kim loại, các êlectron hoá trị tách

ra khỏi nguyên tử và trở thành electron tự do

chuyển động trong kim loại

Trong nguyên tử kim loại, các êlectron hoá trị tách

ra khỏi nguyên tử và trở thành electron tự do

chuyển động trong kim loại

Các nguyên tử mất đi electron trở thành ion dương

dao động nhiệt tại nút mạng tinh thể.

Các nguyên tử mất đi electron trở thành ion dương

dao động nhiệt tại nút mạng tinh thể.

Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với mật độ không đổi chuyển

động hỗn loạn thành khí êlectron choán toàn bộ

khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào.

Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với mật độ không đổi chuyển

động hỗn loạn thành khí êlectron choán toàn bộ

khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào.

trong kim loại

Nguyên nhân gây ra điện

trở kim loại là gì?

Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của

electron tự do

Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của

electron tự do

Các loại mất trật tự thường gặp là:

Dao động nhiệt của các iôn trong mạng tinh thể Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ

Các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại

Các loại mất trật tự thường gặp là:

Dao động nhiệt của các iôn trong mạng tinh thể Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ

Các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại

Tiết: 25

I Bản chất dòng điện

trong kim loại

E

Khi chưa có điện trường

Khi có điện trường

trong kim loại

E

Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển

có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng

của điện trường

+

E

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

Nhiệt độ T2 > T1

Điện trở

+ +

E

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

Nhiệt độ T1 Điện trở

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

độ.

Trong đó:

ρ0 : là điện trở suất ở nhiệt độ t0 C ( thường ở 20o C) ρ: là điện trở suất ở nhiêt độ t0 C

α : Hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K-1 phụ thuộc:

+ Bản chất kim loại

+ Nhiệt độ

+ Độ sạch của kim loại

+ Chế độ gia công vật liệu

Tiết 25:

III Điện trở của kim loại ở

nhiệt độ thấp và hiện tượng

siêu dẫn.

• Khi nhiệt độ càng giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến chuyển động của electron càng ít, điện trở suất của kim loại giảm liên tục Đến gần 0K thì điện trở của các kim loại sạch trở nên rất bé

• Khi nhiệt độ càng giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến chuyển động của electron càng ít, điện trở suất của kim loại giảm liên tục Đến gần 0K thì điện trở của các kim loại sạch trở nên rất bé

Khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn TC thì điện trở suất đột ngột giảm xuống gần bằng 0 Ta nói rằng vật liệu

đó đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn

III Điện trở của kim loại ở

nhiệt độ thấp và hiện tượng

siêu dẫn.

Trả lời câu

C2

• Vì cuộn dây siêu dẫn có R=0,nên năng lượng khòn bị tiêu hao

• Không dùng được, vì năng lượng điện bị mất đi do biến thành công của động cơ

Ứng dụng:

- Để tạo ra các nam châm điện có từ trường rất mạnh.

- Trong tương lai dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện

- Và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa

Ứng dụng:

- Để tạo ra các nam châm điện có từ trường rất mạnh.

- Trong tương lai dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện

- Và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa

Tiết 25:

IV Hiện tượng nhiệt

điện

IV Hiện tượng nhiệt

điện

Nếu sợi dây kim loại có 1 đầu nóng và

1 đầu lạnh thì chuyển động nhiệt của mạng tinh thể và các electron ở đầu nóng mạnh hơn đầu lạnh nên có xu hướng đẩy các êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh

Nếu sợi dây kim loại có 1 đầu nóng và

1 đầu lạnh thì chuyển động nhiệt của mạng tinh thể và các electron ở đầu nóng mạnh hơn đầu lạnh nên có xu hướng đẩy các êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh

Khi đó đầu nóng thiếu electron tích điện dương, đầu lạnh thừa electron tích điện âm Hiện tượng đó gọi là hiện tượng nhiệt điện

Khi đó đầu nóng thiếu electron tích điện dương, đầu lạnh thừa electron tích điện âm Hiện tượng đó gọi là hiện tượng nhiệt điện

IV Hiện tượng nhiệt

o

4 -4

Dây constantan

Dây đồng

Có dòng điện trong mạch, gọi là dòng nhiệt điện.

Suất điện động tạo nên dòng nhiệt điện gọi là suất điện động nhiệt điện

Có dòng điện trong mạch, gọi là dòng nhiệt điện.

Suất điện động tạo nên dòng nhiệt điện gọi là suất điện động nhiệt điện

Kết quả thí nghiệm

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

 Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do

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

 Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể làm cản trở chuyển động của các electron tự do, làm điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt

độ Nhiệt độ gần giá trị 0 K thì điện trở của kim loại sạch đều rất nhỏ.

 Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi ở nhiệt

độ nhỏ hơn (hoặc bằng) nhiệt độ tới hạn TC .

 Cặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau Khi nhiệt độ hai mối hàn khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện ξ = αT (T1 –T2) , αT là hệ số nhiệt điện động.