Bài giảng môn Vật lý khối 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại

TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃITỔ: VẬT LÝCHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC EM HỌC SINHHỘI GIẢNG TỔCHƯƠNG IIIDÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chân không, không khí, bán dẫn. Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.* Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dươngThuyết electron về tính dẫn điện của kim loại: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.Mô hình mạng tinh thể đồngThuyết electron về tính dẫn điện của kim loại: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.* Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị sẽ trở thành các iôn dương- Các iôn dương dao động nhiệt quanh cácvị trí cân bằng xác định (các nút mạng). Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự.* Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:- Các iôn dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:Không có điện trường ngoàiCó điện trường ngoàiChuyển động của các electronKết luậnHỗn loạn không ngừngCó hướngCó dòng điệnKhông có dòng điện DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài.Kết luận:* Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại:Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại+ Dao động nhiệt của các iôn trong mạng tinh thể+ Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học + Có nguyên tử lạ lẫn trong kim loại DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.- Khi nhiệt độ tăng, các electron và các iôn dương trong mạng tinh thể kim loại chuyển động như thế nào? - Khi đó mạng tinh thể kim loại sẽ như thế nào?-> Mạng tinh thể kim loại càng trở nên mất trật tự hơn=> Điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng=> Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.* Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.ρ=ρ0[1+α(t-t0)]α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)ρ : điện trở suất của kim loại ở t (0C)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 đóSự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độ DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnVật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ T ≤ TCSự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độTC : Nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫnKammerlingh Onnes (1853 – 1926)Nhà vật lý Hà Lan, giải Nôben 1913.Sự biến thiên điện trở của thủy ngân theo nhiệt độ0 2 4 6 T(K) R()0,160,08 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnVật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ Tên vật liệuTc(K)NhômThủy ngânChìThiếcKẽm1,194,157,193,720,85TC : Nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫnNhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnIV. Hiện tượng nhiệt điệnT1T2T1 = T2T1 > T2-+T1T2Xét một dây dẫn kim loại: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnIV. Hiện tượng nhiệt điện* Êlectron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âmTồn tai một hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của dây dẫn. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠIBài 13:NỘI DUNG BÀI HỌCI. Bản chất của dòng điện trong kim loại.II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnIV. Hiện tượng nhiệt điệnCặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau.* Suất điện động nhiệt điện: T1 : nhiệt độ ở đầu nóng (K): Hệ số nhiệt điện động (V/K)* Ứng dụng:.T2 : nhiệt độ ở đầu lạnh (K)- Nhiệt kế nhiệt điện* Cặp nhiệt điện- Pin nhiệt điện Câu 1: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ:A. Giảm đi.B. Không thay đổi.D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.Câu hỏi trắc nghiệmC. Tăng lên. Câu 2: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là:B. Các iôn âmC. Các iôn dươngD. Các nguyên tửA. Các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại.Tàu đệm từTàu đệm từ