Bài giảng Vật lý 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Năm học 2022-2023 - Nhóm 1 - Trường THPT Nguyễn Huệ

Bài 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
By group 1 
1 – BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại: 
Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương. 
Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại. 
Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng. 
Hình 13.1. Mạng tinh thể tạo bởi các ion dương sắp xếp có trật tự và các electron tự do chuyển động hỗn loạn 
1 – BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do. 
Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện. 
Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. 
Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt. 
⇒ Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. 
2 – SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ 
Điện trở suất ρ của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: 
ρ = ρ 0 [1 + α( t - t 0 )] 
Trong đó: 
ρ 0 là điện trở suất ở nhiệt độ t 0 o C (thường ở 20 o C) 
ρ là điện trở suất ở nhiệt độ t o C 
α là hệ số nhiệt điện trở (K -1 ) 
 Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó. 
3 – ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỌ VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN 
Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0 o K điện trở của kim loại sạch đều rất bé. 
Một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn T c thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn. 
Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn: 
Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh. 
Dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa. 
4 – HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 
Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, trong mạch có một suất điện động E. E gọi là suất điện động nhiệt điện và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện. 
Electron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh 
làm đầu nóng tích điện dương. 
4 – HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 
 Suất điện động nhiệt điện: 
E = α T (T 1 - T 2 ) 
 Trong đó: 
T 1 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K) 
T 2 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K) 
α T là hệ số nhiệt điện động (V/K) 
Cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.