Bài giảng Vật lí 11 - Bài dạy số 13: Dòng điện trong kim loại

nbnbnbjnkCHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, bán dẫn. Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường.Bài 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠISỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT VÀO NHIỆT ĐỘĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪNHIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN I Bản chất của dòng điện trong kim loại Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loạiTrong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương. Electron trong nguyên tửProtonElectron tự doIon dươngNguyên tử 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.Mô hình mạng tinh thể đồngCác electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi. EKhông có điện trường ngoàiCó điện trường ngoàiChuyển động của các electron tự doChuyển động hỗn loạn không ngừngCó hướngNhận xétKhông có dòng điệnCó dòng điện Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường .E Bản chất dòng điện trong kim loại	* 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.++++++----- 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	* 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.++++++++++++++++++++Nhiệt độ T1Điện trởE+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++EENhiệt độ T1Nhiệt độ T2 > T1Điện trởĐiện trở+* Ứng dụng :Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.ρ=ρ0[1+α(t-t0)]Trong đó: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) * Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ thuộc vào:- Nhiệt độ - Độ sạch và chế độ gia công vật liệu đóII. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độKim loạiBạcBạch kimĐồngNhômSắtConstantanVonframBảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 CKim loạiBạcBạch kimĐồngNhômSắtConstantanVonframBảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 CTại sao trong thực tế người ta thường dùng dây đồng để làm dây dẫn điện?- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại thay đổi như thế nào? 0K 2K 4K 8K 6KTempR( )T( K )4200,080,166Điện trở của một cột thủy ngân phụ thuộc vào nhiệt độ- Khi nhiệt độ giảm xuống thấp (gần 0 K) điện trở của kim loại đột ngột giảm mạnh. Khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở của một số kimloại và một số chất giảm xuống bằng 0 - Khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giá trị Tc nhất định,gọi là nhiệt.*Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất của một số vật liệu giảm đột ngột độ tới hạn.Thế nào là hiện tượng siêu dẫn? Tên vật liệuTc(K)NhômThủy ngânChìThiếcKẽmHgBa2Ca2Cu3O81,194,157,193,720,85134Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫnDây 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 giớiXét thí nghiệm sau:Khi t1= t2Khi t1 ≠ t2=> Kim điện kế không lệch.=> kim điện kế bị lệch.o o mV t1t2CuCucontantan- 10mV+ 10mV * 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)T2 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K) : hệ số nhiệt điện động (V/K) T( V/K)Cặp kim loại6,5Platin – Platin pha rôđi8,6Sắt – Đồng32,4Sắt – Niken40Đồng – Constantan50,4Sắt – ConstantanBảng một số cặp nhiệt điện thường dùngIV. Hiện tượng nhiệt điện* Ứng dụng:- Nhiệt kế nhiệt điện- Pin nhiệt điệnCặp nhiệt điện ứng dụng trong nhiệt kế điện tửCŨNG CỐ KIẾN THỨC: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.* 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.01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your title01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.YOUR TITLE01Add your titleAdd your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text 01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your titleAdd your titleTITLETITLETITLETITLETITLETITLE01Add your titleAdd your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text KEY WORDSKEY WORDSKEY WORDSKEY WORDSKEY WORDS01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your title02Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size01Add your titleAdd your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.32％10％40％50％01Add your titleAdd your titleAdd your titleAdd your titleAdd your title01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.Add your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.YOUR TITLEYOUR TITLEYOUR TITLE01Add your titleYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box size01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your words here according to your need to draw the text box sizeAdd your words here according to your need to draw the text box size03Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size01Add your titleABCDAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLEAdd your words here according to your need to draw the text box sizeYOUR TITLE01Add your titleWHAT ?01Click here to add your text 02Click here to add your text 03Click here to add your text 04Click here to add your text 01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.Add your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.01Add your titleAdd your titleAdd your titleAdd your titleAdd your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text 01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.Add your words here according to your need to draw the text box size. Please read the instructions and more work at the end of the manual template.Add your words here according to your need to draw the text box size04Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size01Add your title75%60%90%Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text Add your titleClick here to add your text 01Add your titleAdd your words here according to your need to draw the text box size01Add your title201220142015201620172013Add your titleAdd your titleAdd your titleAdd your titleAdd your titleAdd your title01Add your titleSample TextSample TextSample TextAdd your words here according to your need to draw the text box sizeTHE PROFESSIONAL POWERPOINT TEMPLATETHANK YOUClick to edit the icon