Bài 13. Dòng điện trong kim loại

B ản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, chân không, bán dẫn.. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN IV.. - - + + Hãy quan sá

KÍNH CHÀO QUÍ THẦY CÔ VÀ CÁC EM HỌC SINH

THÂN MẾN

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.

DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG

BÀI 13: Dòng điện trong kim loại

I BẢN CHẤT 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

Text in

here

I Bản chất dòng điện trong kim loại

Ion dương

Electron tự do Electron trong nguyên tử

Nguyên tử

Proton

Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

Mô hình mạng tinh thể đồng

Mô hình mạng tinh thể đồng

Dòng điện trong kim loại

Bài 13

Text in

here

I Bản chất dòng điện trong kim loại

1.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.

Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự.

2 Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi Chúng

chuyển động hỗn loạn tạo thành khí eelectron tự do

-

-

+ +

Hãy quan sát chuyển động của êlectron tự do trong một đoạn dây dẫn kim loại khi chưa có điện

trường ngoài.?

Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

Khi có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động như thế nào?

E 

Không có điện trường ngoài Có điện trường ngoài

Chuyển động của các electron tự

Kết luận

+ Hạt tải điện trong kim loại: êlectron

+ Bản chất dòng điện trong kim loại: là dòng chuyển dời có hướng của các eelectron tự do dưới tác dụng của điện trường

* 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

+ +

* 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

Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+

+E

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

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 Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

( ) Ω m

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

R( )

T( K ) 4

2 0

- Khi nhiệt độ giảm xuống thấp (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

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

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn

Giá trị Tcphụ thuộc vào bản thân vật liệu



Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

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

Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

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?

IV Hiện tượng nhiệt điện

* Hai đoạn dây kim loại có bản chất khác nhau được nối kín với nhau bởi hai mối hàn được gọi là một cặp 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 nhiệt điện:

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

: hệ số nhiệt điện động (V/K)

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

IV Hiện tượng nhiệt điện

αT( V/K)

Cặp kim loại

6,5 Platin – Platin pha rôđi

8,6 Sắt – Đồng

32,4 Sắt – Niken

40 Đồng – Constantan

50,4 Sắt – Constantan

Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng

Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

* Ứng dụng:.

- Nhiệt kế nhiệt điện

- Pin nhiệt điện

IV Hiện tượng nhiệt điện

Cặp nhiệt điện ứng dụng trong nhiệt kế

điện tử

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

trong mạch có suất điện động nhiệt điện ξ = αT (T1 –T2) , αT là hệ số nhiệt điện động