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...

B ản chất dòng điện trong các

môi trường: kim loại, chất điện

phân, chất khí, chân không, bán

TRƯỜNG

Text in here

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

I Bản chất của dòng điện trong kim loại

Ion dương

Electron tự do Electron trong nguyên tử

Nguyên tử

Proton

Trong kim loại, các nguyên tử mất electron hóa trị trở thành ion

(+)

I Bản chất của dòng điện trong kim loại

1 Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại

Các ion (+) liên kêt với nhau một cách có trật tự tạo nên

mạng tinh thể kim loại.

Chuyển động nhiệt của các ion ( dao động nhiệt quanh

vị trí cân bằng) có thể phá hủy trật tụ này

Mô hình mạng tinh thể đồng

Mô hình mạng tinh thể đồng

Chuyển động nhiệt hỗn độn của 1 electron

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

Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các

electron tự do với mật độ n không đổi

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

Chuyển động phụ (có hướng) Chuyển động nhiệt hỗn loạn

Chuyển động thực

I Bản chất của dòng điện trong kim loại

1 Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại

Không có điện trường

không ngừng

Có hướng

Có dòng điện Không có

dòng điện

E

I Bản chất của dòng điện trong kim loại

2 Bản chất 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

E

+ +

+

+ +

→ làm cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do

→ gây ra điện trở của kim loại

Khi các e tự do va chạm với các ion (+) ở các nút mạng

→ truyền năng lượng cho ion (+)

→ gây ra tác dụng nhiệt

* Ứng dụng :

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 ( 0 C)

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

* 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 củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

( )Ω m

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

Kim loại

BạcBạch kim

Đồng

NhômSắtConstantanVonfram

3

6,5.10−

370.10−

đôi khi một số lõi

dây điện lại làm

R( )Ω

T( K )

4 2

8K

6 K

Tem p

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

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

Nhận xét sự thay đổi điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ 4 K ?

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

-Nhiệt độ giảm xuống thấp điện trở

của kim loại đột ngột giảm mạnh

Tính chất khác: từ tính và nhiệt Điện trở của một cột thủy ngân

dung thay đổi đột ngột ở nhiệt độ này phụ thuộc vào nhiệt độ Các vật liệu ấy đã chuyển sang

trạng thái siêu dẫn.

- Nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn Tc ,

điện trở của một số kimloại và một số chất

giảm bằng 0

Thế nào là hiện tượng siêu dẫn?

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

Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất của một số vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn

Giá trị Tc phụ thuộc vào bản thân vật liệu

Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2

Thành công lớn nhất hiện nay là lĩnh vực giao thông, Các con tàu có thể “lướt” trên đệm từ trường.

Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới

Muốn có dòng điện cần 1 hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn

=> cần 1 nguồn điện

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

Khi t 1 = t 2 Kim không lệch.

Khi t 1 ≠ t 2 → kim bị lệch.

Thí nghiệm :

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

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)

IV Hiện tượng nhiệt điện

Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng

µ

* 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

 Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các e 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)

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

A Các electron tự do.

B Các ion âm.

C Các ion dương.

D Các nguyên tử.

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

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)

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