Giáo án môn Vật lý lớp 11 - Tiết 25: Dòng điện trong kim loại

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
 Bài 13. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Tiết 25
I. MỤC TIÊU
+ Nêu được tính chất điện chung của các kim loại, sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
+ Nêu được nội dung chính của thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại và công thức tính điện trở suất của kim loại. Nêu được cấp độ lớn của các đại lượng đã nói đến trong thuyết này.
+ Giải thích được một cách định tính các tính chất điện chung của kim loại dựa trên thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên :+ Chuẫn bị thí nghiệm đã mô tả trong sgk.
 + Chuẫn bị thí nghiệm về cặp nhiệt điện.
2. Học sinh 
 Ôn lại : + Phần nói về tính dẫn điện của kim loại trong sgk lớp 9.
	 + Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động 1:Oån định lớp
Hoạt động 2: Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động 3 : Tìm hiểu bản chất của dòng điện trong kim loại.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 - Yêu cầu học sinh nhắc lại mạng tinh thể kim loại và chuyển động nhiệt của nó.
 -Giới thiệu các electron tự do trong kim loại và chuyển động nhiệt của chúng.
-Giới thiệu sự chuyển động của các electron tự do dưới tác dụng của lực điện trường.
-Yêu cầu học sinh nêu nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
- Yêu cầu học sinh nêu loại hạt tải điện trong kim loại.
- Yêu cầu học sinh nêu bản chất dòng điện trong kim loại.
- Nêu mạng tinh thể kim loại và chuyển động nhiệt của các ion ở nút mạng.
- Ghi nhận hạt mang diện tự do trong kim loại và chuyển động của chúng khi chưa có điện trường.
-Ghi nhận sự chuyển động của các electron khi chịu tác dụng của lực điện trường.
-Nêu nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
-Nêu loại hạt tải điện trong kim loại.
- Nêu bản chất dòng điện trong kim loại.
1. Bản chất của dòng điện trong kim loại
+ Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá 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.
+ Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào.
+ Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện.
+ 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 
 Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt.
Vậy: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường .
Hoạt động 4 : Tìm hiểu sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 - Giới thiệu điện trở suất của kim loại và sự phụ thuộc của nó vào nhiệt độ.
- Giới thiệu khái niệm hệ số nhiệt điện trở.
- Ghi nhận khái niệm.
 Ghi nhận sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ.
- Ghi nhận khái niệm.
2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
 Điện trở suất r của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất :
r = r01 + a(t - t0)
 Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.
Hoạt động 5 (10 phút) : Tìm hiểu điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
-GV giới thiệu TN như hình 13.4sgk: 
+Tăng nhiệt độ đầu A lên , theo dõi dòng điện trong mạch ?
+ Giữa 2 cặp nhiệt điện có 1 hiệu điện thế, chứng toả giữa chúng có 1 sđđ gọi là suất điện động nhiệt điện, còn bộ thí nghiệm gọi là cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ. 
-Giới thiệu hiện tượng siêu dẫn.
-Giới thiệu các ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn.
-Nhiệt độ đầu A tăng, dòng điện trong mạch tăng. Do ê khuếch tán từ đầu nóng hơn qua đầu lạnh hơn.
 -Nghe và ghi nhận vào tập học 
-Ghi nhận hiện tượng.
-Ghi nhận các ứng dụng của dây siêu dẫn. 
3. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn
 Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 00K, điện trở của kim loại sạch đều rất bé.
 Một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
 Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
Hoạt động 6 (10 phút) : Tìm hiểu hiện tượng nhiệt điện.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
 - Giới thiệu hiện tượng nhiệt điện.
-Giới thiệu suất điện động nhiệt điện.
-Yêu cầu học sinh nêu các ứng dụng của cặp nhiệt điện.
-Ghi nhận hiện tượng.
- Ghi nhận khái niệm suất điện động nhiệt điện.
- Nêu các ứng dụng của cặp nhiệt điện.
4. Hiện tượng nhiệt điện
 Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, trong mạch có một suất điện động . gọi là suất điện động nhiệt điện và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.
 Suất điện động nhiệt điện :
 = aT(T1 – T2)
 : là hệ số nhiệt điện động.
Hoạt động 7 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
-Nhắc lại kiến thức cơ bản trong bài học
-Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập từ 5 đến 9 trang 78 sgk 
-Về nhà học bài và xem bài mới.
 -Nắm vững kiến thức cơ bản.
-Nhận nhiệm vụ về nhà thực hiện.