Transcript i. bản chất của dòng điện trong kim loại

CHƯƠNG III:
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
1. Dòng điện trong kim loại
2. Dòng điện trong chất điện phân
3. Dòng điện trong chất khí
4. Dòng điện trong chân không (đọc thêm)
5. Dòng điện trong chất bán dẫn
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÍ 11
GV: DƯƠNG QUỐC VIỆT
I. BẢN CHẤT CỦA 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
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Trong kim loại, các ion
dương được hình thành
như thế nào?
Nguyên tử đồng mất electron hóa trị trở thành ion dương
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. 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.
Sự sắp xếp các ion dương
trong kim loại như thế nào?
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
- 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.
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Chuyển động của e khi chưa có điện trường ngoài
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
- Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí electron
trôi ngược chiều điện trường tạo ra dòng điện.
Hiện tượng như thế nào
khi ta đặt vào kim loại
một điện trường ngoài?
E
Chuyển động của e khi có điện trường ngoài
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
Nguyên nhân nào gây
ra điện trở ở kim loại?
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại
- 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.
E
+
-
+
+
-
+
+
-
+
+
Sự va chạm giữa các electron và ion dương khi có điện trường
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
2. Bản chất của dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng
của các electron tự do dưới tác dụng của 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? Tại sao kim
loại dẫn điện tốt?
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM
LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ
Điện trở suất thay đổi như
thế nào khi nhiệt độ tăng?
Khi nhiệt độ tăng  chuyển
động nhiệt của các ion tăng
 điện trở suất của kim loại
tăng.
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 tăng
theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
  0 1   (t  t0 )
Trong đó: 0 là điện trở suất ở t0oC ;  là điện trở suất ở toC,
đơn vị là .m ; α là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị là K-1.
- Hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại không những phụ
thuộc vào nhiệt độ, mà còn cả độ sạch và chế độ gia công
của vật liệu đó.
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM
LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ
Vì sao người ta chọn dây bạch
kim để làm nhiệt kế điện trở
dùng trong công nghiệp?
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
1. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
Điện trở suất thay đổi như
thế nào khi nhiệt độ giảm?
Khi 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.
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
1. 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.
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
Temp
( .m
8K
6K
4K
2K
0
2
4
6
T( K )
0K
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
2. Hiện tượng siêu dẫn
- Hiện 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
hơn1911
một nhà
nhiệtvật
độlítới
hạn Hà
(T < Tc)
Năm
người
Lan Heike Kamerlingh Onnes
phát hiện ra hiện tượng siêu
dẫn.
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
3. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
- Tạo ra những nam châm điện có cuộn dây bằng vật liệu
siêu dẫn.
- Dùng các đường dây cáp siêu dẫn trong việc truyền tải
Vì sao dòng điện chạy trong cuộn
điện năng
đisiêu
xa. dẫn không có nguồn điện
dây
lại có thể duy trì lâu dài? Có thể
dùng dòng điện ấy làm cho động
cơ chạy mãi được không?
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
3. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Tàu hỏa chạy trên đệm từ trường
ở Nhật Bản đạt tốc độ: 516 km/h
Các cuộn dây siêu dẫn
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
1. Thí nghiệm
Hiện tượng gì xảy ra khi dùng đèn cồn tăng độ chênh
lệch nhiệt độ của hai mối hàn A và B bằng cách đốt nóng
một mối hàn?
V
Vôn kế
dây đồng
T2
nước A
đá
dây
constantan
B
T1
ngọn nến
o
C
100
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
90`
80`
o
70
C
100
60
90
600
50
80
500
40
70
0
400
30
60
V
600
50
500
40
300
20
200
10
0:6 mV
100
400
=1┴
0
0
30
Khoa vËt lÝ Trêng §hsp Tn
300
20
200
10
100
0
0
VËt lÝ kÜ thuËt
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
1. Thí nghiệm
Giải thích
T1
T2
T1
T2
T1 = T2
T1 > T2
+
-
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
2. Kết luận
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.
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.
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
3. 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 loại
αT (µV/K)
Platin – platin pha rôđi
6,5
Crômen - alumen
41
Đồng - constantan
40
I. BẢN CHẤT CỦA 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