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

CHƯƠNG IIIDÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, chân không, bán dẫn. Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường.I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI2. Bản chất dòng điện trong kim loại3. Điện trở của kim loại1. Cấu trúc mạng tinh thể Dòng điện trong kim loạiBài 13:I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI1. Cấu trúc mạng tinh thể +++---+nguyên tử trung hoàIon dươngTheo thuyết electron nguyên tử trung hòa mất đi electron thì trở thành hạt mang điện nào ?Dòng điện trong kim loạiBài 13:I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠICấu trúc mạng tinh thểEm có nhận xét gì về sự sắp xếp và chuyển động của các ion dương và electron tự do?Dòng điện trong kim loạiBài 13:I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠICấu trúc mạng tinh thể- Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các electron tự do. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do và không sinh ra dòng điện nào. Dòng điện trong kim loạiBài 13:- Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại.Bài 13DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI2. Bản chất dòng điện trong kim loạiEKhi chưa có điện trườngKhi có điện trường Bản chất dòng điện trong kim loạiBài13DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI2. Bản chất dòng điện trong kim loạiEDòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường. Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Kim loại dẫn điện tốt là vì mật độ electron tự do trong kim loại rất cao.Hạt tải điện trong kim loại là gì ? Vì sao kim loại dẫn điện tốt?Dòng điện trong kim loạiBài 13* Ứng dụng :I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI3. Điện trở của kim loạiNguyên nhân gây ra điện trở của kim loại ?Dòng điện trong kim loạiBài 13:------++++++I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI3. Điện trở của kim loạiSù mÊt trËt tù cña m¹ng tinh thÓ ®· c¶n trë chuyÓn ®éng cã hư­íng cña c¸c electron tù do khi chóng ‘va ch¹m’ víi nót m¹ng. Sù mÊt trËt tù cña m¹ng tinh thÓ do c¸c nguyªn nh©n sau +MÐo m¹ng tinh thÓ do biÕn d¹ng c¬ +Cã nguyªn tö l¹ trong khèi kim lo¹i +ChuyÓn ®éng nhiÖt cña c¸c ion trong m¹ng tinh thÓDòng điện trong kim loạiBài 13:II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘKhi nhiệt độ của kim loại tăngC¸c ion d­ư¬ng ë nót m¹ng dao ®éng thÕ nµo ?Dòng điện trong kim loạiBài 13:Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.Kim loại 0 (Ωm)α(K-1 )BạcĐồngBạch kimNhômSắt1,62.10-810,6.10-81,69.10-82,75.10-89,68.10-8Vonfram 5,25.10-84,1.10-34,3.10-33,9.10-34,4.10-36,5.10-34,5.10-3Điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loạiĐiện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ Thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở suất của kim loại biến thiên theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: 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 phụ thuộc vào: nhiệt độ, độ sạch và chế độ gia công vật liệu. Kết quả từ thực nghiệmIII. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪNDòng điện trong kim loạiBài 13:Điện trở suất thay đổi như thế nào khi nhiệt độ giảm?III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN1. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấpKhi nhiệt độ giảm mạng tinh thể bớt mất trật tự cản trở của nó đến chuyển động các electron ít điện trở suất của kim loại giảm.Dòng điện trong kim loạiBài 13:III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN1. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Nhiệt độ gần 0 K điện trở của các kim loại sạch đều rất bé.Dòng điện trong kim loạiBài 13:III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN ( .m ) T( K )42060K2K4K8K6KTempDòng điện trong kim loạiBài 13:III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN2. Hiện tượng siêu dẫnHiện tượng siêu dẫn là hiện tượng một số kim loại (hợp kim) có điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0 khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn (T T2-+T1T2Giải thích1. Thí nghiệmDòng điện trong kim loạiBài 13:IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN2. 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  gọi là suất điện động nhiệt điện. Bộ dây dẫn hàn hai đầu với nhau được gọi là cặp nhiệt điện.  = T(T1 – T2)Trong đó: (T1 – T2 ) là hiệu nhiệt độ ở hai đầu nóng và lạnh; T là hệ số nhiệt điện động, phụ thuộc vào bản chất kim loại và vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện, đơn vị V.K-1. Dòng điện trong kim loạiBài 13: Hiện tượng nhiệt điện là gì?IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN3. Ứng dụng của cặp nhiệt điện- Cặp nhiệt điện đuợc dùng phổ biến để đo nhiệt độ - Ba loại cặp nhiệt điện thường dùng:Cặp kim loạiαT (µV/K)Platin – platin pha rôđi6,5Crômen - alumen41Đồng - constantan40Dòng điện trong kim loạiBài 13: