Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ Kim loại Bạc Bạch kim Đồng Nhôm Sắt Silic Vonfram Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 C Tại s

Trang 1

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.

CHƯƠng 3:

DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC

MÔI TRƯỜNG

Trang 3

Text in here

Dòng đi n là gì? ệ

Dòng đi n là dòng ệ chuy n d i có h ể ờ ướ ng

c a ủ các h t mang đi n ạ ệ

Có các h t mang đi n t do ạ ệ ự

Có các h t mang đi n t do ạ ệ ự Có đi n tr Có đi n tr ệ ệ ườ ườ ng ngoài ng ngoài

NỘI DUNG BÀI HỌC

I Bản chất của dòng

điện trong kim loại

Trang 4

Ion dương

Electron tự do Electron trong nguyên tử

Nguyên tử

Proton

Trang 5

Mô hình mạng tinh thể đồng

Trang 7

Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương

Các ion dương dao động nhiệt quanh các vị trí

cân bằng xác định, và liên kết với nhau một

cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.

Trang 8

Chuyển động nhiệt hỗn độn của một electron

Khi không có điện trường ngoài, trong kim loại không có dòng điện

Trang 9

Khi có điện trường ngoài, trong kim loại sẽ xuất hiện dòng điện

Trang 10

1 Thuyết electron về

tính dẫn điện của kim

trường ngoài trường ngoài Có điện

Chuyển động của các electron tự do Nhận xét

Chuyển động hỗn loạn

không ngừng

Có hướng

Có dòng điện Không có

dòng điện

Trang 11

E

Trang 12

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



E

Trang 13

→ gây ra điện trở của kim loại

2 Bản chất dòng điện

trong kim loại

Khi các electron tự do va chạm với các ion dương nằm ở các nút mạng → truyền năng lượng cho ion dương → gây ra tác dụng nhiệt



Trang 14

* Nguyên nhân gây ra điện trở : là sự “va chạm” của các electron tự do (trong quá trình chuyển động có hướng) với các ion dương nằm mất trật tự trong mạng tinh thể kim loại.

+ +

+

+ +

Trang 15

* Giữa hai “va chạm” liên tiếp, các electron chuyển động có gia tốc dưới tác dụng của lực điện trường và thu được một năng lượng xác định (ngoài năng lượng chuyển động nhiệt hỗn loạn); năng lượng này được truyền một phần (hay hoàn toàn) cho các ion dương khi “va chạm” và biến thành năng lượng dao động của các ion quanh vị trí cân bằng, tức là biến thành nhiệt

Do đó, khi có dòng điện chạy qua, dây dẫn kim loại nóng lên.

Trang 16

Trang 17

+ E

+ +

+

+ +

+

+ +

Nhiệt độ T2 > T1 Điện trở

+ + E

+ +

+

+ +

+

+ +

Nhiệt độ T1 Điện trở

Trang 18

Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.

ρ=ρ0[1+α(t-t0)]

α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)

ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)

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

Trong đó:

* Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ thuộc vào:

- Nhiệt độ

- Độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó

Sự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độ

II Sự phụ thuộc của

điện trở suất của

kim loại theo nhiệt độ



( ) Ω m

Trang 19

Kim loại

Bạc Bạch kim Đồng Nhôm Sắt Silic Vonfram

Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở

của một số kim loại ở 200 C

Tại sao trong thực tế người ta thường dùng dây đồng để làm dây dẫn điện?

Trang 20

Kim loại

Bạc Bạch kim

Đồng

Nhôm Sắt Constantan Vonfram

Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở

của một số kim loại ở 200 C

Trang 21

Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại thay đổi như thế

nào?

- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.

Trang 22

III Điện trở của kim

loại ở nhiệt độ thấp và

hiện tượng siêu dẫn

Hãy quan sát đồ thị thu được về sự phụ thuộc của điện trở của cột thuỷ ngân vào nhiệt độ, sau đó nêu nhận xét sự thay đổi điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ

4 K ?

- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.

Trang 23

R( )Ω

T( K )

4 2

Điện trở của một cột thủy ngân phụ thuộc vào nhiệt độ

Trang 24

- Khi nhiệt độ giảm xuống thấp (gần 0 K) (gần 0 K)

điện trở của kim loại đột ngột giảm mạnh.

Nhiều tính chất khác như từ tính và nhiệt dung cũng thay đổi đột ngột ở nhiệt độ này.

Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.

- Khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tcthì điện trở của một số kim loại và một số chất giảm xuống bằng 0.

Thế nào là hiện tượng siêu dẫn?

Trang 25

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



NhômThủy ngânChì

ThiếcKẽmHgBa2Ca2Cu3O8

1,194,157,193,720,85134

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn

Giá trị Tcphụ thuộc vào bản thân vật liệu.



Trang 26

Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2 (2G) có chiều rộng 4cm (công ty American

Superconductor sản xuất)

Ứng dụng thành công lớn nhất hiện nay của chất siêu dẫn là trong lĩnh vực giao thông, cụ thể là các con tàu

có thể “lướt” trên đệm từ trường Vào tháng 12 năm

2003, tàu Yamanashi MLX01 đã được thử nghiệm với vận tốc 581km/giờ

Trang 27

Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới

Trang 28

Các bạn đã biết, muốn có dòng điện phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn Mà muốn có hiệu điện thế cần phải có một nguồn điện để tạo ra hiệu điện thế

đó

Vậy, có cách nào tạo ra hai đầu mạch kín một hiệu điện thế mà không cần đến một nguồn điện

hay không?

Trang 29

Khi t1= t2 Kim không lệch.

Khi t1 ≠ t2 → kim bị lệch.

xét thí nghiệm sau:

Trang 30

IV Hiện tượng



Trang 31

T 1 2

= α (T -T )

E

* Suất điện động nhiệt điện:

T1 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)

T

α : hệ số nhiệt điện động (V/K)

T2 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)

điện trong kim loại.

nhiệt điện Cặp kim loại αT ( V/K)

Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng

µ

Trang 32

* Ứng dụng:.

- Nhiệt kế nhiệt điện

- Pin nhiệt điện

nhiệt điện

Trang 33

Cặp nhiệt điện ứng dụng trong nhiệt kế

điện tử

Trang 34

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 xuất hiện điện trở kim loại và tác dụng nhiệt Điện trở suất của kim loại ρ=ρ0[1+α(t-t0)]

 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.

Trang 35

Câu 1: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là

Trang 36

Câu 2: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ

Trang 37

Câu 3: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng

A Điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp.

C Điện trở của vật dẫn giảm xuống rất nhỏ khi nhiệt độ của nó đạt giá trị đủ cao.

B Điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.

D Điện trở của vật dẫn bằng không khi nhiệt độ bằng 0(K).

CỦNG CỐ

Trang 38

Câu 4: Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ

thuộc vào

A nhiệt độ thấp hơn ở một trong hai đầu cặp.

B nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp.

C hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.

D bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp.

CỦNG CỐ

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	3,27 MB

Bài 13. Dòng điện trong kim loại

Nhiệt kế nhiệt điện Pin nhiệt điện