Giáo án giảng dạy bộ môn Vật lý 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại

Câu 1: Dòng điện là:A) Dòng chuyển dời của các hạt mang điện.B) Dòng chuyển động hỗn loạn của các hạt mang điện.C) Dòng chuyển dời có hướng của các nguyên tử.D) Dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.Kiểm tra kiến thức cũ:Câu 2: Điều kiện để có dòng điện trong vật dẫn là:A) Giữa hai đầu một vật có một hiệu điện thế.B) Giữa hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế.C) Phải có một vật dẫn.D) Phải có một nguồn điện.Chương IIIBài 13:DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠII. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI1) Cấu trúc mạng tinh thể.Mô hình mạng tinh thể đồngI. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI1) Cấu trúc mạng tinh thể.- Kim loại có cấu tạo đa tinh thể.- Các ion dương dao động cố định xung quanh nút mạng.Các (e) chuyển động xung quanh nút mạng, có thể thoát ra khỏi liên kết với Ion tạo thành các (e) tự do.2) Bản chất dòng diện trong kim loại.Là dòng chuyển dời có hướng của các (e) tự do ngược Chiều điện trường3) Giải thích điện trở trong kim loại.Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở các (e) tự do là nguyên nhân gây ra điện trở của KLCác electron chuyển động hỗn loạn, chưa tạo thành dòng điện (đèn chưa sáng).Chuyển động của e khi chưa có điện trường ngoàiEChuyển động của e khi có điện trường ngoàiSự va chạm giữa các electron và ion dương khi có điện trường+-----++++++EII. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ1) Kết quả từ thực nghiệm( Theo dõi bảng số liệu và đồ thị tương ứng )2) Nhận xét:Điện trở suất của Kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất kim loại.3) Biểu thức:Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.Kim loại0 (Ωm)α(K-1 )BạcĐồngBạch kimNhômSắt1,62.10-810,6.10-81,69.10-82,75.10-89,68.10-8Vonfram 5,25.10-84,1.10-34,3.10-33,9.10-34,4.10-36,5.10-34,5.10-3Điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại Hiện tượng siêu dẫn.a. Kết quả thu được từ thực nghiệm.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.R( )T( K )4200,080,1660K2K4K8K6KTempQuan sát đồ thị thu được hãy cho biết sự phụ thuộc của điện trở của cột thuỷ ngân vào nhiệt độ? Nhận xét sự thay đổi điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ 40C ? Hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ TC nào đó, điện trở của kim loại (hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không được gọi là hiện tượng siêu dẫn.Kết luận Hiện tượng siêu dẫn.III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 1)Thí nghiệm. Hiện tượng gì xảy ra khi dùng đèn cồn tăng độ chênh lệch của hai mối hàn A và B bằng cách đốt nóng một mối hàn?VT2T1nước đángọn nếndây constantandây đồng9420246V0:6 mVKhoa vËt lÝ Tr­êng §hsp TnVËt lÝ kÜ thuËt= 1 ┴01002003004005006000102030405060708090100010203040506070809010001002003004005006002) Kết quả thí nghiệm. IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆNTrong mạch xuất hiện dòng điện có chiều hướng từ mối hàn có nhiệt độ thấp sang mối hàn có nhiệt độ cao. Suất điện động ξ gọi là suất điện động nhiệt điện. Bộ dây dẫn hàn hai đầu với nhau được gọi là cặp nhiệt điện.2) Kết quả thí nghiệm.IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN Suất điện động tuy nhỏ nhưng ổn định theo thời gian và điều kiện thí nghiệm. Thí nghiệm chứng tỏ rằng: Trong đó (T1 – T2 ) là hiệu nhiệt độ ở hai đầu nóng và lạnh, αt là hệ số nhiệt điện động, phụ thuộc vào bản chất kim loại và vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện.2)Kết quả thí nghiệm.IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN3) Kết luận.tạo thành Suất điện động nhiệt điện trong một mạch kín gồm Hiện tượng 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 Suất điện động tạo ra dòng điện trong trường hợp này gọi là suất điện động nhiệt điện. 4)Ứng dụng của cặp nhiệt điện: Nhiệt kế nhiệt điện. Pin nhiệt điện.mVnhiệt điện kếabhai dây a, b được đặt trong ống sứ c để bảo vệ cho mối hàn 1 tránh tác dụng hoá học.1IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆNKiến thức trọng tâm của bài họcHạt tải điện trong kim loại là các e tự do. Mật độ e tự do cao nên kim loại dẫn điện tốt.Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các e tự do dưới tác dung của điện trườngChuyển động nhiệt của các tinh thể làm cản trở chuyển động của các e tự do, làm điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ gần giá trị 0 thì điện trở của kim loại sạch đều rất nhỏ.Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đện 0 khi ở nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ TC nào đó.Cặp nhiệt điện là 2 dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn với nhau.Khi nhiệt độ 2 mối hàn khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện ξ = αT (T1 –T2) , αT là hệ số nhiệt đ iện động.Củng cố bài học 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.BÀI TẬP 1. Ở 200C điện trở suất của bạc là 1,62.10-6Ωm. Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10-3K-1.Hỏi ở 330K thì điện trở suất của bạc là bao nhiêu.2. Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số αT =65µV/K, được đặt trong không khí ở 200C, mối hàn kia đun nóng ở 2320C. Tinh suất điện động của cặp nhiệt điện.