bai 13: dong dien trong kim loai

Kết luận: Khi nhiệt độ giảm , chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể giảm làm cho điện trở suất của kim loại giảm.. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu d

Trang 3

Câu 1:

Dòng điện là:

A) Dòng chuyển dời của các hạt mang điện

B) Dòng chuyển động hỗn loạn của các hạt mang điện

C) Dòng chuyển dời có hướng của các nguyên tử

D) Dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện

Kiểm tra kiến thức cũ:

Trang 4

Câu 2:

Điều kiện để có dòng điện trong vật dẫn là:

A) Giữa hai đầu một vật có một hiệu điện thế

B) Giữa hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế

C) Phải có một vật dẫn

D) Phải có một nguồn điện

Trang 5

Bài 13:

DÒNG ĐIỆN TRONG KIM

LOẠI

Trang 6

I BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

Cấu trúc mạng tinh thể và sự tạo thành hạt

mang điện trong kim loại:

 Kim loại ở thể rắn có cấu

trúc tinh thể, các nguyên tử kim

Trang 7

Cấu trúc mạng tinh thể và sự tạo thành hạt

mang điện trong kim loại:

a) Cấu trúc mạng tinh thể.

b) Sự tạo thành các hạt mang điện

Nguyên tử đồng mất e hóa trị trở thành ion dương

Trang 8

Cấu trúc mạng tinh thể kim loại:

Mô hình mạng tinh

thể đồng

Trang 9

2.1 Trong kim loại các nguyên tử bị mất các e hoá trị và trở

thành ion dương Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt của các ion càng mạnh, tinh thể càng trở nên mất trật tự

2.2 Các e hoá trị tách khỏi nguyên tử trở thành các e tự do với mật độ không đổi Chúng chuyển động hỗn loạn trở thành khí e tự do chiếm toàn bộ thể tích kim loại nhưng chưa tạo thành dòng điện.

2.3 Lực điện trường sẽ tác dụng làm các e tự do chuyển động

ngược chiều điện trường tạo ra dòng điện trong kim loại.

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

e tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở kim loại

Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại.

Trang 11

Các electron chuyển động hỗn loạn, chưa tạo

thành dòng điện (đèn chưa sáng).

Chuyển động của e khi chưa có điện trường ngoài

• Nêu các đặc điểm về điện của kim loại ở điều kiện bình

thường ?

Trang 12

• Hiện tượng gì xảy ra khi đặt vật dẫn kim loại vào điện trường ngoài ?

Trang 13

E

Chuyển động của e khi có điện trường ngoài

Trang 14

Kết luận:

Không có điện trường ngoài

Trang 15

•Giải thích sự gây ra điện trở của kim loại?

•Giải thích hiện tượng toả nhiệt ở kim loại khi có dòng điện chạy qua?

Trang 16

Sự va chạm giữa các electron và ion dương khi có

điện trường

+

-

-+

++

E

Trang 17

• Nêu bản chất dòng điện trong kim loại?

Hạt tải điện trong kim loại là gì? Lý do kim

loại dẫn điện tốt?

Trang 18

Kết luận 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.

Trang 19

II SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA

KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ

Kết quả từ thực nghiệm

( Theo dõi bảng số liệu và đồ thị tương ứng )

Trang 20

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.

Điện trở suất và hệ số nhiệt điện

trở của một số kim loại

Trang 21

• Cho biết sự phụ thuộc của điện trở suất kim loại

vào nhiệt độ ?

Trang 22

• Điện trở suất thay đổi như thế nào khi nhiệt độ giảm?

 Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại cũng giảm

Trang 23

 Thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở suất  của kim loại

biến thiên theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:

 1 ( 0 ) 

0  t  t



• Trong đó 0 là điện trở suất ở t0oC (thường lấy 20oC), α

là hệ số nhiệt điện trở có đơn vị đo là K- 1

 Hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại không những

phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn cả độ sạch và chế độ

gia công vật liệu

Kết quả từ thực nghiệm

Trang 24

Kết luận:

 Khi nhiệt độ giảm , chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể giảm làm cho điện trở suất của kim loại giảm

 Điện trở suất của kim loại biến thiên tỉ lệ thuận

với nhiệt độ.

Giải thích

Trang 25

III Điện trở của kim loại ở nhiệt độ

thấp và hiện tượng siêu dẫn.

Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp:

trở suất của kim

loại giảm liên tục

 Nhiệt độ gần giá trị không điện trở của các kim loại sạch đều rất bé

Trang 26

Hiện tượng siêu dẫn.

a Kết quả thu được từ thực nghiệm.

Trang 27

R( )

T( K )

42

Quan sát đồ thị thu được hãy cho biết sự phụ thuộc của điện trở của cột thuỷ ngân vào nhiệt độ? Nhận xét sự thay đổi điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ 4 0 C ?

Trang 28

 Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ

TC nào đó, điện trở của kim loại (hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không được gọi là hiện tượng siêu dẫn.

Kết luận Hiện tượng siêu dẫn.

Trang 29

Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn.

Trang 30

1 Chế tạo ra ngững nam châm điện có cuộn dây

bằng vật liệu siêu dẫn.

• Ưu điểm: + Tạo ra từ trường mạnh trong một thời

gian dài

+Không hao phí năng lượng và toả nhiệt

2 Chế tạo các đường dây cáp siêu dẫn trong việc

truyền tải điện năng đi xa.

• Ưu điểm: +Không tổn hao năng lượng do không

có điện trở

+ Tiết kiệm vật liệu chế tạo

Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn.

Trang 33

IV HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN

Thí nghiệm.

• Hiện tượng gì xảy ra khi dùng đèn cồn tăng độ chênh

lệch của hai mối hàn A và B bằng cách đốt nóng một mối

Trang 34

Khoa vËt lÝ Tr êng §hsp Tn VËt lÝ kÜ thuËt

= 1 ┴

0 100 200 300 400 500 600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Trang 35

Kết quả thí nghiệm.



Trong mạch xuất hiện dòng điện có chiều hướng

từ mối hàn có nhiệt độ thấp sang mối hàn có nhiệt

độ cao.

Trang 37

 Theo thuyết e về tính dẫn điện của kim loại, thấy nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của e sẽ làm cho một

phần e tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh → đầu

nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm → giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế nào đấy

 Vì 2 dây kim loại khác nhau nên hiệu điện thế giữa đầu nóng và lạnh của từng dây không giống nhau → trong mạch có một suất điện động ξ

 Giải thích:

Trang 38

• Thí nghiệm chứng tỏ rằng:

Trong đó (T1 – T2 ) là hiệu nhiệt độ ở hai đầu nóng và lạnh, αt là hệ số nhiệt điện động, phụ thuộc vào bản chất kim loại và vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện

Trang 39

 Suất điện động ξ gọi là suất điện động nhiệt điện Bộ dây dẫn hàn hai đầu với nhau được gọi là cặp nhiệt điện.

Kết quả thí nghiệm.

 Suất điện động tuy nhỏ nhưng ổn định theo thời gian

và điều kiện thí nghiệm.

Trang 40

Kết luận.

 Hiện tượng tạo thành Suất điện động nhiệt

điện trong một mạch kín gồm hai vật dẫn khác

nhau khi giữ hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác

nhau gọi là hiện tượng nhiệt điện.

• Suất điện động tạo ra dòng điện trong trường hợp này gọi

là suất điện động nhiệt điện.

Trang 41

Một số giá trị của hệ số nhiệt điện động với một số cặp kim loại.

Cặp kim loại αt (µV/K)

Platin – platin pha rôđi

Sắt - đồngSắt - nikenĐồng - constantan

Sắt - constantan

6,58,632,44050,4

Trang 42

Ứng dụng của cặp nhiệt điện:

 Nhiệt kế nhiệt điện.

 Pin nhiệt điện.

1

Trang 43

Ứng dụng của cặp nhiệt điện :

Cặp nhiệt điện dùng để làm nguồn điện và dùng để đo nhiệt độ

Pin nhiệt điện : Mắc nối tiếp nhiều cặp nhiệt điện ta được một pin gọi là pin nhiệt điện, có suất điện động vài vôn và cường độ dòng điện đến vài ampe Nhưng hiệu suất của pin nhiệt điện rất thấp (khoảng 0,1%) nên chỉ được dùng trong những trường hợp thật là cần thiết.

Nhiệt kế nhiệt điện : Theo biểu thức  =  (T 1 – T 2 ), nếu ta giữ T 1 không đổi thì

cặp nhiệt điện, người ta thường ghép nối tiếp nhiều cặp thành bộ Cặp nhiệt điện có rất nhiều ưu điểm trong việc đo nhiệt độ: độ nhạy cao, quán tính nhỏ, sử dụng được trong những khoảng nhiệt độ rộng, đo được nhiệt độ của những thể tích nhỏ, đo từ xa… và ưu điểm căn bản là không cần nguồn điện.

Trang 44

 Hạt tải điện trong kim loại là các e tự do Mật độ e tự do cao

nên kim loại dẫn điện tốt.

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

các e tự do dưới tác dung của điện trường

 Chuyển động nhiệt của các tinh thể làm cản trở chuyển động

của các e tự do, làm điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ

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

nhỏ.

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

độ nhỏ hơn nhiệt độ TC nào đó.

 Cặp nhiệt điện là 2 dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn với nhau.Khi nhiệt độ 2 mối hàn khác nhau, trong mạch có suất điện

Trang 46

Câu 1: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ:

A. Giảm đi.

B. Không thay đổi.

D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.

Trang 47

1 2 3 4

UChìa Khoá

Tính chất điện đặc trưng của kim loại Đại lượng đặc trưng cho tốc độ

sinh công của dòng điện

Tên nhà vật lý người Anh dùng thực nghiệm tìm

ra định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượngTác dụng đặc trưng của dòng điện.

6

Hiện tượng điện được phát hiện năm

1911 do nhà vật lý người Hà Lan

Â

S I Ê U D Ẫ N

Trang 48

BÀI TẬP TỰ LUẬN

1 Ở 200C điện trở suất của bạc là 1,62.10-6Ωm Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10-3K-1.Hỏi ở 330K thì điện trở suất của bạc là bao nhiêu

2 Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số αT =65µV/K, được đặt trong không khí ở 200C, mối hàn kia đun nóng ở

2320C Tinh suất điện động của cặp nhiệt điện

Trang 49



Tiêu đề	Dòng điện trong kim loại
Trường học	Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
Chuyên ngành	Vật Lý
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	1,43 MB