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

Kính chào quý thầy côTrường THPT PHAN CHÂU TRINHDự giờ lớp 11A7GV: Hoàng Anh ThoạiDÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài: dây nhựadây đồngCó thể thay dây đồng bằng dây khác (mà vẫn xảy ra hiện tượng điện giật)được không ?Các dây đó gọi chung là dây gì ?Chuyện gì đã xảy ra với người này vậy ?Kim loại dẫn điện được => trong kim loại có các hạt mang điện tự do (hạt tải điện). Vậy các hạt đó là các hạt gì? Và từ đâu xuất hiện các hạt mang điện đó?VẤN ĐỀ1:Tại sao dây kim loại dẫn điện được ? Mạng tinh thể FeMạng tinh thể MgMạng tinh thể than chì*** Nhắc lại cấu trúc của kim loại:Kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể : Các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một trật tự nhất định trong không gian tạo thành mạng tinh thể.+++---nguyên tử trung hồIon (+)Electron tự do (-)Electron trong nguyên tử (-)Nguyên tử tại nút mạng tinh thểHạt nhân (+)Các electron lớp ngoài cùng nguyên tử liên kết yếu với hạt nhân nên dễ bứt ra ngoài chuyển động tự do trong mạng tinh thể được gọi là electron tự do hay electron dẫn.Còn các nguyên tử tại nút mạng sau khi bị mất e trở thành ion (+) dao động quanh nút mạng nguyên tử.	* Ghi chú : các kim loại khác nhau có cấu trúc tinh thể khác nhau nên Mật độ electron tự do trong mỗi kim loại là khác nhau . Nó có giá trị không đổi, không phụ thuộc vào nhiệt độ .VẤN ĐỀ2:Vậy bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? 1 Ô mạng tinh thể của đồngI. Bản chất dòng điện trong kim loại	Mơ hình sợi dây đồng và các Electron tự do bên trongKhi chưa có điện trường ngoài : Khi có điện trường ngoài : 	 Khi không có điện trường ngoài, e tự do chuyển độnghỗn loạn 	=> không gây nên dòng điện . 	Vậy: Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường .	Khi có điện trường ngoài, các electron tự do chịu tác dụng của lực điện trường nên chuyển độngcó hướng (ngược chiều điện trường) 	 => có dòng điện qua dây dẫn .II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độa) Nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại :	Khi chuyển động có hướng các electron tự do luôn bị “cản trở” do “va chạm” (tương tác) với các ion kim loại đang dao động quanh vị trí cân bằng => gây ra điện trở của kim loại.	Ion (+)Nút mạng tinh thểb)Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độNhiệt độ càng cao, các ion (+) tại nút mạng tinh thể dao động càng mạnh, electron tự do va chạm nhiều hơn -> cản trở dòng điện nhiều hơn.=> Nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng.hệ số nhiệt điện trởđiện trở suấtc)Hiện tượng toả nhiệt của dây dẫn kim loại :	Giữa hai “va chạm” kế tiếp, các êlectron chuyển động thu được một năng lượng xác định. Năng lượng đó được truyền một phần (hay hoàn toàn) cho các ion kim loại khi va chạm và làm tăng cường dao động của các ion. Như vậy, động năng của êlectron chuyển hóa thành năng lượng dao động nhiệt của ion (+). Vì vậy, dây dẫn kim loại nóng lên (tỏa nhiệt) khi có dòng điện chạy qua.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnTừ công thức điện trở suất của kim loại ta thấy khi nhiệt độ giảm sẽ làm cho điện trở suất của kim loại giảm.Khi nhiệt độ giảm đến một nhiệt độ tới hạn nào đó ( ) thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0 (R = 0) => hiện tượng siêu dẫnIV. Hiện tượng nhiệt điện:Theo thuyết electron về tính dẫn điện kim loại thì electron sẽ chuyển từ đầu nóng về đầu lạnh của dây kim loại có nhiệt độ hai đầu khác nhau => 2 đầu tích điện trái dấu => tồn tại 1 hiệu điện thếNếu nối 2 dây kim loại khác nhau và 2 đầu mối nối giữ ở 2 nhiệt độ khác nhau => hiệu điện thế giữa 2 đầu khác nhau  xuất hiện một suất điện động : 	Gọi là suất điện động nhiệt điện và bộ 2 dây dẫn gọi là cặp nhiệt điện (ứng dụng chủ yếu dùng để đo nhiệt độ).BÀI TẬP VẬN DỤNGMình sẽ nêu ra câu hỏi và 4 đáp án, các bạn hãy chọn đáp án đúng nhất nhé!BÀI TẬP VẬN DỤNGC©u 1:Chän c©u sai:A. H¹t t¶i ®iƯn trong kim lo¹i lµ electron tù do.B. H¹t t¶i ®iƯn trong kim lo¹i lµ ion dươngC. Điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độBÀI TẬP VẬN DỤNGC©u 2: Nguyªn nh©n g©y ra ®iƯn trë cđa kim lo¹i Do sù va ch¹m cđa c¸c electron tù do víi c¸c ion(-) ë nĩt m¹ng.Do sù va ch¹m cđa ion(+) ë c¸c nĩt m¹ng víi nhau.Do sù va ch¹m cđa c¸c electron víi nhau.Do sù va ch¹m cđa c¸c electron tù do víi c¸c ion(+) ë nĩt m¹ng.BÀI TẬP VẬN DỤNGC©u 3: Em h·y chän ph­¬ng ¸n ®ĩng: Khi nhiƯt ®é cđa d©y dÉn kim lo¹i t¨ng, ®iƯn trë cđa nã sÏ:A. Gi¶m ®i.	B. Kh«ng thay ®ỉi	C. T¨ng lªn	D. Ban ®Çu t¨ng lªn theo nhiƯt ®é nh­ng sau ®ã l¹i gi¶m dÇnBÀI TẬP VẬN DỤNGC©u4. SuÊt ®iƯn ®éng nhiƯt ®iƯn phơ thuéc vµo yÕu tè nµo sau ®©yA. HiƯu nhiƯt ®é ( T1 - T2) gi÷a hai ®Çu mèi hµn.B. HƯ sè në dµi v× nhiƯt.C. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai mèi hµn.D. §iƯn trë cđa mèi hµn.Xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o cïng toµn thĨ c¸c em häc sinh líp 11A7 !THE ENDChúc mừng, bạn đã đúng!Buồn quá làm lại thơi