Bài giảng Vật lý 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Năm học 2022-2023 - Tổ 1 - Trường THPT Yên Mỹ

 I. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
 II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ 
 III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN 
 IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 
CHỦ ĐỀ III 
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
+ 
- 
Ion dương 
a) Cấu trúc kim loại 
1. Bản chất của dòng điện trong kim loại 
Trong kim loại, các nguyên tử bị mất êlectron 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. 
Mô hình mạng tinh thể kim loại 
	 - Kim loại có cấu trúc mạng tinh thể: các nguyên tử được sắp xếp 1 cách đều đặn theo 1 trật tự nhất định trong không gian. 
	- Electron ngoài cùng của nguyên tử dễ mất liên kết với hạt nhân, trở thành electron tự do, nguyên tử trở thành ion dương dao động quanh vị trí cân bằng. 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Các êlectron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các êlectron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí êlectron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào. 
- Khi chưa có điện trường ngoài, e chuyển động hỗn loạn 
b) Bản chất của dòng điện trong kim loại 
E 
- Khi có điện trường ngoài, e chuyển động ngược chiều điện trường tạo thành dòng điện. 
 Vậy dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của êlectron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. 
c) Nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại: 
do sự va chạm của e với ion + ở nút mạng. 
Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng. 
ρ=ρ 0 [1+α(t-t 0 )] 
α : hệ số nhiệt điện trở (K -1 ) 
ρ 0 : điện trở suất của kim loại ở t 0 ( 0 C) 
ρ : điện trở suất của kim loại ở t ( 0 C) 
Trong đó: 
 * Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ thuộc vào: 
- Nhiệt độ 
- Độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó 
Sự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độ 
2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ 
- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục. 
- Khi nhiệt độ giảm xuống thấp (gần 0 K) điện trở của kim loại đột ngột giảm mạnh. 
- Nhiều tính chất khác như từ tính và nhiệt dung cũng thay đổi đột 
ngột ở nhiệt độ này.Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang 
trạng thái siêu dẫn. 
 Khi nhiệt độ thấp hơn 
một nhiệt độ tới hạn T c 
thì điện trở của một số kim 
loại và một số chất giảm 
xuống bằng 0. 
Thế nào là hiện tượng siêu dẫn? 
3. Hiện tượng siêu dẫn (gt) 
Là hiện tượng điện trở suất của kim loại (hay hợp kim) đột ngột giảm xuống 0 
khi nhiệt độ hạ xuống T C nào đó. 
 
Tên vật liệu 
T c (K) 
Nhôm 
Thủy ngân 
Chì 
Thiếc 
Kẽm 
HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 
1,19 
4,15 
7,19 
3,72 
0,85 
134 
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn 
Giá trị T c phụ thuộc vào bản thân vật liệu. 
 
Dây 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 giới 
Các bạn đã biết, muốn có dòng điện phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn. Mà muốn có hiệu điện thế cần phải có một nguồn điện để tạo ra hiệu điện thế đó. 
Vậy, có cách nào tạo ra hai đầu mạch kín một hiệu điện thế mà không cần đến một nguồn điện hay không? 
H 2 O 
o 
 o mV 
t 1 
t 2 
Cu 
Cu 
contantan 
Khi t 1 = t 2 
Kim không lệch. 
Khi t 1 ≠ t 2 
→ kim bị lệch. 
 xét thí nghiệm sau: 
 
4. Hiện tượng nhiệt điện (gt) 
	 - Cặp nhiệt điện gồm hai dây dẫn có bản chất khác nhau, hàn 2 đầu lại với nhau, nhiệt độ T 1 , T 2 ở hai mối hàn khác nhau. 
	- Hiện tượng tạo ra suất điện động nhiệt điện ở cặp nhiệt điện gọi là hiện tượng nhiệt điện. 
	- Suất điện động nhiệt điện: 
	Trong đó 
	 T 1 	: Nhiệt độ ở đầu nóng, đơn vị: K 
	T 2 	: Nhiệt độ ở đầu lạnh, đơn vị: K 
	 T 	: hệ số nhiệt điện động, đơn vị: V.K –1 
 T ( V/K) 
Cặp kim loại 
6,5 
Platin – Platin pha rôđi 
8,6 
Sắt – Đồng 
32,4 
Sắt – Niken 
40 
Đồng – Constantan 
50,4 
Sắt – Constantan 
Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng 
Cặp nhiệt điện ứng dụng trong nhiệt kế điện tử 
Câu 1: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là 
A. Các electron tự do. 
B. Các ion âm. 
C. Các ion dương. 
D. Các nguyên tử. 
CỦNG CỐ 
Câu 2: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ 
A. Giảm đi. 
B. Không thay đổi. 
C. Tăng lên. 
D. Tùy từng kim loại. 
CỦNG CỐ 
Câu 3: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng 
A. Điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp. 
C. Điện trở của vật dẫn giảm xuống rất nhỏ khi nhiệt độ của nó đạt giá trị đủ cao. 
B. Điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn. 
D. Điện trở của vật dẫn bằng không khi nhiệt độ bằng 0(K). 
CỦNG CỐ 
Câu 4: Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào 
A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong hai đầu cặp. 
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp. 
C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp. 
D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp. 
CỦNG CỐ 
 Câu 5: Ở 20 0 C điện trở suất của bạc là 1,62.10 -8 . Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10 -3 K -1 . Ở 330K thì điện trở suất của bạc là 
 A. 3,679.10 -8 
B. 3,812.10 -8 
C. 1,866.10 -8 
 D. 1,753.10 -8 
CỦNG CỐ