bài giảng vật lý 11 bài 13 dòng điện trong kim loại

BÀI 13:
DÒNG ĐIỆN TRONG
KIM LOẠI
Text in
here
Dòng điện là gì? Điều kiện để có dòng điện
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của
các hạt tải điện.
Có các hạt tải điện tự do
Có các hạt tải điện tự do
Có điện trường ngoài
(có hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn)
Có điện trường ngoài
(có hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn)
KIỂM TRA BÀI CŨ
Đa số các ứng dụng của điện liên
quan đến dòng điện, nghĩa là liên quan
đến dòng chuyển động của các hạt tải điện.
Bằng những hiểu biết và quan sát của cá nhân,
em hãy cho biết dòng điện tồn tại trong những
môi trường nào ?
Dòng điện trong các môi trường
 Kim loại cũng như tất cả các vật liệu khác, đều do các nguyên
tử liên kết với nhau tạo nên. Nguyên tử lại gồm hạt nhân tích điện
dương và các electron mang điện quay xung quanh. Vậy các
electron trong kim loại có đặc điểm gì và nó chi phối tính chất
của dòng điện trong kim loại ra sao? Đó chính là nội dung của
bài học này.
Các tính chất điện của kim loại
Thuyết êlectron tự do trong kim loại
Giải thích tính chất điện của kim loại

I
I
I
II
I
BÀI 17:
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI (TIẾT 27)
I. Các tính chất điện của kim loại
I. Các tính chất điện của kim loại
Dựa vào bảng 17.1 SGK Vật Lí 11NC trang
88, em hãy tính điện dẫn suất của một số kim loại
và rút ra nhận xét về tính dẫn điện của kim loại.
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1:
Làm thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của điện
trở dây tóc bóng đèn 6,2 V – 0,5A vào hiệu điện
thế đặt vào bóng đèn, ta được kết quả ghi ở bảng
17.2 và đặc tuyến vôn – ampe trên hình 17.1( SGK
VL11NC trang 88). Từ đó, em rút ra những kết
luận gì?
Điện trở dây tóc đèn tăng khi hiệu điện thế tăng. Mặt
khác khi hiệu điện thế tăng, độ sáng của đèn tăng,
chứng tỏ nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng. Kết luận: điện
trở dây tóc bóng đèn tăng khi nhiệt độ tăng.
Điện dẫn suất của kim loại rất lớn. Chứng tỏ,
kim loại là chất dẫn điện tốt.
Ngoài ra, trong bài 10 và bài 12 SGK VL 11, các
em đã biết được hai tính chất điện của kim loại. Em
hãy cho biết hai tính chất đó là gì?
I. Các tính chất điện của kim loại
I. Các tính chất điện của kim loại

+ Kim loại là chất dẫn điện tốt.
+ Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm
( nếu nhiệt độ không đổi).
+ Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra
tác dụng nhiệt.
+ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
I
I
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
1. Kim loại ở thể…………có cấu trúc…………… ……
Nguyên tử ……………………… …. trở thành ion dương
Nguyên tử…………………………………… trở thành ion âm
Các ion dương trong kim loại được sắp xếp
………………………………………………………… mạng tinh thể.
2. Hạt tải điện trong kim loại là……………………….……….
Tại sao gọi là

3. Khí electron tự do trong kim loại là gì?
………………………
rắn mạng tinh thể
mất êlectron
nhận êlectron
Vì êlectron chuyển động tự do trong khối kim loại.
Vì êlectron chuyển động tự do trong khối kim loại
giống như các phân tử khí chuyển động tự do trong bình
êlectron tự do.
êlectron tự do?
một cách tuần hoàn, trật tự
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

+
+
+
+
+
+
+
+
+
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
Mô hình một ô mạng tinh thể kim loại. Các hình tròn màu xanh là các ion
dương. Các hình tròn màu đỏ là các êlectron tự do.
4. Mật độ electron (số electron tự do trong 1m
3
thể tích) có
giống nhau đối với mỗi kim loại hay không?
Mật độ này có giá trị…………… … …. đối với mỗi
kim loại
5. Khi không có tác dụng điện trường ngoài, các electron tự
do chuyển động ……………………
Chuyển động này ………… ……. tạo ra dòng điện trong kim loại.
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
không giống nhau
hỗn loạn.
không
không đổi
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
II. Thuyết êlectron tự do trong kim loại
Khi không có tác dụng của điện trường ngoài, các êlectron chuyển động hỗn loạn , va

chạm (tương tác)với các ion dương nên không có hướng ưu tiên. Số êlectron chuyển động
theo một hướng nào đó luôn bằng số êlectron chuyển động theo hướng ngược lại. Điện
lượng tổng cộng bởi các êlectron đi qua một mặt bất kì theo một chiều nào đó là bằng không.
Vậy chuyển động hỗn loạn này không tạo ra dòng điện.
III

Khi đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại một hiệu điện thế thì
các êlectron chuyển động như thế nào? Chuyển động này
có tạo ra dòng điện hay không?
III. Giải thích tính chất điện của kim
loại
Khi đặt một hiệu điện thế bên ngoài vào hai đầu của vật dẫn
kim loại, các electron tự do, ngoài chuyển động nhiệt, còn chuyển
động có hướng ngược chiều điện trường do chịu tác dụng của lực
điện trường.
Do có sự dịch chuyển có hướng của các hạt tải điện, nên có dòng
điện trong kim loại.
Vậy, em hãy cho biết bản chất dòng điện
trong kim loại là gì?
Có các hạt mang điện tự do
Có các hạt mang điện tự do
E
Có điện trường ngoài
Có điện trường ngoài
I
III. Giải thích tính chất điện của kim
loại
Vậy, dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển
có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường.
+

-
III. Giải thích tính chất điện của kim
loại
1. Giải thích vì sao kim loại dẫn điện tốt.

2. Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
3. Giải thích vì sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim
loại tăng. Giải thích vì sao các kim loại khác nhau có điện
trở suất khác nhau?
4. Giải thích vì sao khi có dòng điện chạy qua vật dẫn kim loại
thì vật dẫn kim loại có sự toả nhiệt?
Text in
here
1. Vì sao kim loại dẫn điện tốt
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Êlectron tự do
10
28
/m
3

Kim loại dẫn điện tốt vì mật độ hạt tải điện trong kim loại rất lớn
Text in
here
2. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
Do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển
động có hướng của êlectron tự do
III. Giải thích tính chất điện của kim
loại
Do chuyển động nhiệt của ion dương.

Do biến dạng, do nguyên tử lạ.
Ion dương
+
+
E
++
+
++
+
+
+
+
++
+
++
+
+
+
+
Nhiệt độ
Điện trở
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Khi nhiệt độ kim loại tăng ion kim loại dao động mạnh hơn độ
mất trật tự của mạng tinh thể tăng tăng sự cản trở chuyển động e điện
trở suất của kim loại tăng.
3a. Giải thích vì sao khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất
của kim loại tăng?

+
+

E
++
+
++
+
+
+
+
++
+
++
+
+
+
+
Nhiệt độ giảm Điện trở
III. Giải thích tính chất điện của kim
loại
* Điện trở suất của kim loại phụ thuộc nhiệt độ gần đúng theo
hàm bậc nhất:
ρ
=
ρ
0
[1 +
α
(t - t
0
)]
ρ

0
: điện trở suất của kim loại ở t
0
(
0
C) (20
0
C)
α
: hệ số nhiệt điện trở (K
-1
)
* Hệ số nhiệt điện trở
α
phụ thuộc vào nhiệt độ , độ sạch và chế
độ gia công của vật liệu đó.
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
3b. Giải thích vì sao các kim loại khác nhau có điện trở
suất khác nhau?
III. Giải thích tính chất điện của kim loại
Các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác
nhau và mật độ electron tự do khác nhau. Do đó, tác dụng “
ngăn cản” chuyển động có hướng của các electron tự do trong
mỗi kim loại cũng khác nhau. Vì thế, các kim loại khác nhau có
điện trở khác nhau.
4. Giải thích vì sao khi có dòng điện chạy qua vật dẫn kim
loại thì vật dẫn kim loại có sự toả nhiệt?
III. Giải thích tính chất điện của kim
loại
Các êlectron tự do chuyển động có gia tốc dưới tác dụng của

lực điện trường thu được năng lượng. Chúng truyền một phần
năng lượng cho mạng tinh thể khi “va chạm” vào mạng , làm
tăng nội năng của kim loại. Như vậy, năng lượng của chuyển
động có hướng của các êlectron tự do đã chuyển thành nội
năng của kim loại tức là chuyển hoá thành nhiệt. Vì vậy dây
dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
CỦNG CỐ BÀI HỌC
CỦNG CỐ BÀI HỌC
1. Các tính chất điện của kim loại: dẫn điện tốt, tuân theo định luật Ôm, gây tác
dụng nhiệt, điện trở suất tăng theo nhiệt độ:
2. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của
các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.
3. Mật độ hạt tải điện (các êlectron tự do) trong kim loại rất
lớn, nên kim loại dẫn điện tốt.
4. Sự mất trật tự mạng tinh thể kim loại đã cản trở chuyển
động có hướng của e, gây ra điện trở của kim loại.
0 0
[1 ( )]t t
ρ ρ α
= + −
5. Nhiệt độ tăng thì độ mất trật tự mạng tinh thể càng tăng,
dẫn đến điện trở suất của kim loại tăng.
6. Khi chuyển động, e truyền một phần năng lượng cho mạng,
làm tăng nội năng (nhiệt),làm cho kim loại nóng lên.
Câu 1: Khi nói về dòng điện trong kim loại, phát
biểu nào dưới dây sai?
A. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng
của các electron tự do.
B. Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị
cản trở nhiều.

C. Sự mất trật tự trong cấu trúc mạng tinh thể là nguyên
nhân gây ra điện trở của kim loại.
D. Các electron tự do trong kim loại chuyển động cùng chiều
điện trường tạo ra dòng điện trong kim loại.
CỦNG CỐ BÀI HỌC
CỦNG CỐ BÀI HỌC
Câu 2: Một dây bạch kim ở 20
0
C có điện trở suất là 10,6.10
-8
.
Cho biết rằng điện trở suất của bạch kim tăng tỉ lệ bậc nhất
theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở là 3,9.10
-3
K
-1
. Tính điện
trở suất của dây này ở nhiệt độ 500
0
C.
mΩ
CỦNG CỐ BÀI HỌC
CỦNG CỐ BÀI HỌC
Áp dụng công thức:
0 0
[1 ( )]t t
ρ ρ α
= + −
8 3 8
10,6.10 [1 3,9.10 (500 20)] 30,44.10 .m

ρ
− − −
= + − = Ω
Thay số có:
BÀI GIẢI