Bai 15 dong dien trong chat khi

Thuyết Electron về tính dẫn điện của kim loại: - Trong kim loại, các nguyên tử mất e hóa trị trở thành ion dương liên kết với nhau theo một trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại...

Dòng điện trong kim loại

I.Bản Chất của dòng điện trong kim loại

1 Thuyết Electron về tính dẫn điện của kim loại:

- Trong kim loại, các nguyên tử mất e hóa trị trở thành ion dương liên kết với nhau theo một trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại

- Các e hóa trị tách khỏi nguyên tử động hỗn loạn, gọi là các e tự do

- Điện trường E do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí e trôi ngược chiều điện trường  dòng điện

- Khi không có điện trường Khi có điện trường-

- Nguyên nhân gây ra điện trở kim loại là sự mất trật tự của mạng tinh thể: chuyển động nhiệt của các ion, méo mạng tinh thể do biến dạng cơ,

nguyên tử lạ lẫn trong kim loại,…

+

+

2 Bản chất dòng điện trong kim loại

-Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các e tự do dưới tác dụng của điện trường

II Hiện tượng nhiệt điện a. Cấu tạo

Gồm hai dây dẫn kim loại có bản chất khác nhau, hai đầu mỗi dây tiếp xúc nhau, tạo thành một mạch kín có 2 mối tiếp xúc

b. Hoạt động

Khi tạo sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối tiếp xúc, thì trong mạch kín xuất hiện dòng điện, gọi là dòng nhiệt điện

III Hiện tượng siêu dẫn:

Giảm hao phí điện năng nên năng lượng sử dụng triệt đê Trong

tương lai có thể dùng làm đường dây tai điện, dây dẫn các thiết bị gia dụng Khi ta nâng cao được nhiệt độ tới hạn của vật dẫn đến mức có thể thực hiện

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 trườngvới vận tốc 581km/giờ

IV Ứng dụng

- Ứng dụng:

- Pin nhiệt điện

- Nhiệt kế nhiệt điện

Máy chụp cộng hưởng từ MRI

Máy gia tốc tốc độ cao Bình tích trữ năng lượng

Do hiện tượng nhiệt điện là sự chuyển nhiệt năng trực tiếp thành điện năng và ngược lại, trên một số kết nối giữa hai vật dẫn điện khác nhau.Cụ thể, chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên kết nối sinh ra một hiệu điện thế giữa hai bên kết nối và ngược lại Do vậy cần phải dùng 2 thanh kim loại khác bản chất để có được độ chênh lệch nhiệt độ đó khi cùng bị tác dụng bởi một tác nhân nhiệt mới tạo ra hiệu điện thế.

Câu hỏi: Vì sao cặp nhiệt điện phải dùng hai thanh kim loại khác bản chât?

DÒNG ĐiỆN TRONG DUNG DỊCH

ĐiỆN PHÂN

I Bản chất dòng điện trong chất điện phân

Khi chưa có điện trường giữa 2

Nhận xét:

 Ion dương chạy về phía catot nên gọi là cation Ion âm chạy về phía antot nên gọi là anion.

 Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

 Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất ( theo nghĩa hẹp) đi theo.

Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.

II Ứng dụng của hiện tượng điện phân

a) Điều chế hoá chất

Sơ đồ thùng điện phân NaCl nóng chảy để

điều chế Na và Clo

b) Luyện nhôm

Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân

quặng nhôm nóng chảy

Nhà máy luyện nhôm tại Việt Nam

Sơ đồ điện phân quặng nhôm

nóng chảy

c) Mạ điện

Mạ điện là dùng phương pháp để phủ một lớp kim loại ( như crôm, niken, vàng, bạc…) lên những đồ vật bằng kim loại khác

sản xuất thiết bị mạ điện

các lỗ bảng mạch điện tử

hoàn toàn tự động

Dây chuyền mạ điện

CÂU HỎI:

 C4.Tại sao khi mạ điện, muốn lớp mạ đều, ta phải quay vật

cần mạ trong lúc điện phân ?

Trả lời:

 Vì vật cần mạ làm catốt nói chung không phải là mặt phẳng, nên khoảng cách từ các điểm khác nhau của vật tới anốt không giống nhau Điện lượng chạy đến các đơn vị diện tích bề mặt vật cần mạ không giống nhau dẫn đến lớp mạ không đều.

 Quay vật mạ là một cách làm cho điện lượng đến mỗi đơn vị diện tích sau một thời gian đủ dài trở nên đồng đều, do đó

chiều dày lớp mạ sẽ đều.

DÒNG ĐiỆN TRONG KHÔNG KHÍ

I Bản chất dòng điện trong chất khí

1) Sự phóng điện của chất khí

- Ở điều kiện thường, không khí là 1 điện môi

- Khi bị đốt nóng, không khí trở nên dẫn điện Đó là sự phóng điện trong không khí

- Ban đầu chất khí gồm các phân tử, nguyên tử trung hòa

- Tia tử ngoại làm phân tử biến thành ion(+) và e

- e kết hợp với nguyên tử trung hòa tạo thành ion(-)

Các ion dương chuyển động theo chiều điện trường, các ion âm và electron ngược chiều điện trường

II Ứng dụng

1)Tia lửa điện: Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí giữa hai điện cực khi điện trường đủ (E ∼ 3.106 V/m)

Trong bộ phận đánh lửa (bugi) của động cơ nổ để đốt hỗn hợp nổ.

Trong tự nhiên, sét là tia lửa điện hình thành giữa các đám mây mưa và mặt đất

Tia lửa điện cũng được

dùng trong thiết bị tạo khí ôzon

để khử trùng

Trong công nghiệp, tia lửa điện được ứng dụng để khoan, cắt kim loại.

2) Hồ quang điện: Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí ở áp suất thường hoặc ở áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.

Máy hàn điện

Lò hồ quang nấu thép

Phún xạ catod

Trả lời câu hỏi:

Tai sao khi trời có sét, người ngồi trong ô tô đóng kín cửa vẫn an toàn?

E I

II.ỨNG DỤNG:

Làm ống phóng điện tử và đèn hình

 C1: Trên đồ thị c) Hình 16.2 dòng bão hòa vào khoảng bao nhiêu?

Trả lời: Dòng bão hòa vào khoảng 20mA

 C2:vì sao khi áp suất còn lớn ta không thấy quá trình phóng điện qua khí, và khi áp suất đã đủ nhỏ lại có quá trình

phóng điện tự lực?

Trả lời: Vì quãng đường bay tự do của ion dương nhỏ,

năng lượng của nó nhận trong quãng đường này không

đủ đẻ nó đập vào catôt có thể làm bật electron.

 C3: Vì sao khi rút khí để được chân không tốt hơn thì tia

catôt lại biến mất?

 Trả lời: Vì khi chân không cao electron bay từ catôt đến

anôt không va chạm với phân tử khí đẻ ion hóa nó thành ion dương và electron khi không có ion dương nên không thể làm catôt phát ra electron, do đó không có quá trình phóng điện tự lực

I Chất bán dẫn và tính chất:

Chất bán dẫn ( Semiconductor ) là vật liệu trung gian

giữa chất cách điện và chất đại diện Chất bán dẫn hoạt

động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và hoạt

động như một chất dẫn điện ở nhiệt độ phòng

1 Chất bán dẫn:

2 Tính chất của chất bán dẫn:

+ Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm + Điện trở suất của chất bán dẫn giảm rất mạnh khi pha một ít tạp chất.

+ Điện trở của bán dẫn giảm đáng kể khi bị chiếu sáng hoặc bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.

DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

II Bản chất dòng điện trong chất bán dẫn

Mạng tinh thể chất bán dẫn tinh khiết Silic

Khi không có điện trường

Khi có điện trường

E

 Số electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau.

 Nhân xét

 Vậy, dòng điện trong bán dẫn là dòng chuyển dời

có hướng của các electron và lỗ trống

Bán dẫn tinh khiết gọi là bán dẫn loại i, ở bán dẫn tinh khiết, số electron bằng số lỗ trống

• Độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt

độ tăng, giảm khi nhiệt độ giảm.

• Điện trở suất của bán dẫn giảm khi có ánh sáng

thích hợp chiếu vào Đó là hiện tượng quang dẫn

tử Phôtpho.

P:1s22s22p63s23p3

Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn 1 nguyên

tử Phốt pho

Mạng tinh thể pha tạp Phốtpho

 Như vậy, tạp chất P đã tạo thêm các

electron tự do, mà không làm tăng thêm số lỗ trống.

đa số, lỗ trống là hạt tải điện không cơ bản

hay thiểu số.

electron hay bán dẫn loại n.

NHẬN XÉT:

nguyên tử Silic lân cận

Mạng tinh thể pha tạp Bo

 Như vậy, tạp chất B pha vào bán dẫn Silic

đã tạo thêm lỗ trống, làm cho số lỗ trống

nhiều hơn số electron dẫn.

đa số, electron là hạt tải điện không cơ bản hay thiểu số.

trống hay bán dẫn loại p.

NHẬN XÉT:

 Trả lời câu hỏi:

C2: vì sao ở hai bên lớp nghèo lại có các ion

dương và ion âm?

vì có một điện trường hướng từ n sang p làm cản sự khuyeechs tác của các hạt mang điện cho nên lúc này số hạt mang điện cơ bản ở sát 2 bên của lớp tiếp xúc sẽ giảm đi và ở lớp chuyển tiếp p-n sẽ hình thành một lớp không có hạt tải điện

  Ứng dụng của Diode bán dẫn

   Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu

nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng,

mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có

dạng

 a) Diod chỉnh lưu:

 Nửa chu kì đầu, điện thế ở bán dẫn loại p cao hơn điện thế bán dẫn loại n, dòng điện chạy qua theo  chiều mũi tên

 Nửa chu kì sau, diode mắc theo chiều ngược dòng điện,

dòng điện chạy trong mạch là rất nhỏ, có thể bỏ qua

Một số loại trandito thường dùng

hiện nay

Hệ thống báo cháy có sử dụng

redisto

Các linh kiện