Bài giảng Vật lý lớp 11 - Tiết 25 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại

Các em hãy quan sát các hình ảnh sauNhững hình ảnh trên mô tả hiện tượng gì?Bùi Văn KhoaD ÒNG ĐI ỆN TRONG C ÁC M ÔI TR Ư ỜNG Chương IIIDòng điện trong kim loại.Dòng điện trong chất điện phân.Dòng điện trong chân không.Dòng điện trong chất khí.Dòng điện trong chất bán dẫn.Chương IIIDòng điện trong các môi trườngI.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.Tiết 25 - Bài 13Dòng điện trong kim loại++++++++++++++++++--------------I.Bản chất dòng điện trong kim loạiDòng điện trong kim loại? Quan sát hình vẽ sau và cho biết kim loại có cấu trúc như thế nào ?- Kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loạiMô hình mạng tinh thể đồngI.Bản chất dòng điện trong kim loại1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loạiDòng điện trong kim loạiI.Bản chất dòng điện trong kim loạiDòng điện trong kim loại? Tinh thể kim loại được hình thành như thế nào ? - Trong kim loại, các nguyên tử mất electron trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại- Chuyển động nhiệt của các ion dương có thể phá vỡ cấu trúc tinh thể, nhiệt độ càng cao, chuyển động nhiệt này càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại? Quan sát hình ảnh sau và cho biết tại sao lại hình thành các êlectron tự do trong kim loại ?IonElectron tự do- Các e- ngoài cùng liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng tách ra khỏi quỹ đạo chuyển động và trở thành e- tự do chuyển động trong kim loại. Electron trong nguyên tửNguyên tử tại nút mạng tinh thểNhânCác ng.tử mất đi e–  ion dao động nhiệt tại nút mạng.I.Bản chất dòng điện trong kim loại1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kimloạiDòng điện trong kim loạiIonElectron tự do- Mô hình sợi dây đồng và các êlectron tự do bên trongI.Bản chất dòng điện trong kim loại1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loạiDòng điện trong kim loại? Hãy nhận xét về mật độ êlectron tự do trong kim loại? Các êlectron tự do trong kim loại có mật độ vào khoảng 1028 êlectron/m3Các em hãy quan sát quá trình chuyển động của các electron tự do và cho nhận xét?I.Bản chất dòng điện trong kim loạiDòng điện trong kim loạiCác electron chuyển động hỗn loạn và tạo thành đám mây electron? Khi đặt vào hai đầu vật dẫn một điện trường (một hiệu điện thế ) thì sao? I.Bản chất dòng điện trong kim loạiDòng điện trong kim loại- êlectron chuyển động có hướng tạo thàng dòng điệnEKhi không có điện trường ngoài Khi có điện trường ngoàiChuyển động của các electronKết luậnHỗn loạn không ngừngCó hướngCó dòng điệnKhông tạo thành dòng đi ệnDòng điện trong kim loạiBản chất của dòng điện trong kim loại1. Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loạiQuá trình chuyển động của êlectron tự do trong kim loại ? Tại sao khi có dòng điện chạy qua, vật dẫn kim loại có hiện tượng toả nhiệt?+-----++++++2. Nguyên nhân gây ra điện trở và hiện tượng tỏa nhiệt : -Khi chuyển động có hướng, các electron tự do luôn có khả năng va chạm với các ion kim loại ở nút mạng tinh thể gây ra điện trở. I.Bản chất dòng điện trong kim loạiDòng điện trong kim loại? Quan sát hình vẽ và cho biết tại sao kim loại có điện trở ?- Khi va chạm êlectron truyền một phần động năng của nó cho ion dương ở nút mạng, làm cho ion dao động mạnh lên và kim loại nóng lên ? Vậy bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? I.Bản chất dòng điện trong kim loạiDòng điện trong kim loại* Kết luận: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường- Điện trở của vật dẫn kim loại 	? Nhắc lại công thức tính điện trở của dây dẫn kim loại có chiều dài l?? Khi nhiệt độ tăng, nhận xét về sự thay đổi điện trở của vật dẫn kim loại?II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độDòng điện trong kim loại- Khi nhiệt độ tăng, các ion dương ở nút mạng tinh thể dao động mạnh lên, làm điện trở của kim loại tăng→ Điện trở suất của kim loại cũng tăng theo nhiệt độ II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độDòng điện trong kim loạiII. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độDòng điện trong kim loại? Trả lời câu C1C1: Vì bạch kim có điện trở suất tương đối lớn, có nhiệt độ nóng chảy cao và không bị ôxi hoá ở nhiệt độ cao? Ngoài ra điện trở suất của kim loại còn phụ thuộc vào yếu tố nào nữa?- Hệ số nhiệt điện trở của kim loại còn phụ thuộc vào độ sạch và chế độ gia công vật liệu ? Khi giảm nhiệt độ của kim loại xuống rất thấp, hãy nhận xét về giá trị điện trở của kim loại? -Khi giảm nhiệt độ, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0K điện trở suất của các kim loại sạch đều rất bé- Sự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độIII. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnDòng điện trong kim loạia. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấpIII. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnDòng điện trong kim loạib. Hiện tượng siêu dẫn? Thế nào là hiện tượng siêu dẫn?- Khái niệm: Là hiện tượng khi nhiệt độ của vật giảm xuống dưới nhiệt độ tới hạn TC thì điện trở của vật giảm xuống bằng 0 (vật ở trạng thái siêu dẫn)Tên vật liệu TC (K)Nhôm 1,19Thuỷ ngân4,15Chì7,19Thiếc3,72Kẽm0,85- Bảng nhiệt độ tới hạn của một số kim loạiIII. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫnDòng điện trong kim loạib. Hiện tượng siêu dẫn? Một khối chất ở trạng thái siêu dẫn có đặc điểm gì?- Đặc điểm: các tính chất điện, từ tính, nhiệt dung thay đổi không giống ở điều kiện thường? Nêu ứng dụng của các vật liệu siêu dẫn?- Ứng dụng của vật liệu siêu dẫn: chế tạo nam châm điện, dây dẫn điện Trả lời câu C2?C2: - Vì cuộn dây siêu dẫn có điện trở bằng 0 nên năng lượng không bị tiêu hao - Không dùng được, vì năng lượng điện bị mất do chuyển hoá thành công của động cơThiếu e nên nhiễm điện +Thừa e nên nhiễm điện -Hai đầu dây kim loại có một hiệu điện thế nào đấyT1T2Dòng điện trong kim loạiIV: Hiện tượng nhiệt điện a. Hiện tượng nhiệt điện Dòng điện trong kim loạiIV: Hiện tượng nhiệt điện ? Nêu cấu tạo của cặp nhiệt điện ?- Cấu tạo: gồm hai dây kim loại khác nhau được hàn hai đầu với nhau? Mô tả hoạt động của cặp nhiệt điện? - Hoạt động: Nếu giữ nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh không giống nhau, khiến trong mạch có một suất điện động ξb. Ứng dụng: cặp nhiệt điệnNước đáVDây đồng Vôn kếNgọn nếnT2T1Dây contantanξDòng điện trong kim loạiIV: Hiện tượng nhiệt điện b. Ứng dụng: cặp nhiệt điện- Ứng dụng của cặp nhiệt điện: được trong nhiệt kế điện tử ? Cặp nhiệt điện được ứng dụng ở đâu?- Su ất điện động nhiệt điện Cặp nhiệt điện được dùng trong nhiệt kế điện tử đo được nhiệt độ cao với độ chính xác lớnTàu đệm từTàu đệm từNam châm siêu dẫn lớn nhất thế giớiCÇn cÈu sö dông nam ch©m ®iÖn víi cuén d©y siªu dÉn §éng c¬ sö dông c¸c cuén d©y siªu dÉn