Bài Giảng Dòng Điện Trong Kim Loại

NGÀY HỘI CNTT NGÀNH GD & ĐT TỈNH THÁI NGUYÊN
NỘI DUNG BÀI HỌC

THI THIẾT KẾ BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ E - LEARNING
VẬT LÍ 11 – BAN CƠ BẢN

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN TRONG
CÁC MÔI TRƯỜNG
BÀI 13. DÒNG ĐIỆN TRONG
KIM LOẠI
GIÁO VIÊN: HÀ MẠNH KHƯƠNG
ĐƠN VỊ: THPT THÁI NGUYÊN


NỘI DUNG BÀI HỌC

Đường dây tải điện 500KV Bắc Nam

Bể mạ điện phân trong cơ khí

Sét đánh vào tượng
Nữ thần Tự do

diode, transistor trong các mạch điện tử


NỘI DUNG BÀI HỌC

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN TRONG
CÁC MÔI TRƯỜNG
BÀI 13. DÒNG ĐIỆN TRONG

KIM LOẠI
Chú ý: những nội dung cần ghi có biểu
tượng  và có chữ màu xanh


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

 Trong kim loại, các nguyên tử bị mất
electron trở thành các iôn dương.

1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại

Nguyên tử

- ++ ++

Ion dương

-

-

Electron tự do


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. 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 và dao động nhiệt
quanh nút mạng.
 Nhiệt độ càng cao, dao động càng mạnh,
mạng tinh thể càng mất trật tự
 Các electron tách khỏi nguyên tử và
chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron
tự do.

Mô hình mạng tinh thể đồng


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại

 Điện trường ngoài làm các electron tự
do chuyển động có hướng (ngược hướng
điện trường) tạo ra dòng điện.
 Khi chuyển động có hướng, các electron tự
do không ngừng va chạm với các ion dương

nằm ở nút mạng nên bị cản trở và gây ra điện
trở của kim loại.

-

-

-

E

+ + -+
+
- +- + -- +

Khi không có điện trường

- + +- + + + + -+Khi có điện trường


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại

2. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

 - Bản chất của dòng điện trong kim loại là
dòng chuyển dời có hướng của các electron tự
do dưới tác dụng của điện trường .
 - Hạt tải điện trong kim loại là các electron
tự do.
*Ngoài ra :
- Mật độ các electron tự do trong kim loại rất
cao (khoảng 1028/m3) nên kim loại dẫn điện tốt.
- Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật
Ôm (nếu nhiệt độ kim loại được giữ không đổi).
- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra
tác dụng nhiệt.


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

* Ứng dụng :

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của dòng

điện trong kim loại

II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại
tăng.

1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại Trong
2. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ

ρ=ρ0[1+α(t-t0)]

đó:
ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)
ρ : điện trở suất của kim loại ở t (0C) (Ω.m)
α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)

* Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ
thuộc vào:
- Nhiệt độ
- Độ sạch
và chế
độ gia
công
liệu đó
Sự biến
thiên
điện
trởvật
suất
của đồng theo nhiệt độ


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính

dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ

Kim loại
Bạc
Bạch kim
Đồng
Nhôm
Sắt
Constantan
Vonfram

ρ 0 (Ωm)

α(K −1 )

1,62.10 −8

4,1.10 −3

10,6.10 −8

3,9.10 −3
4,3.10 −3

1,69.10 −8
2,75.10−8

9,68.10
5,21.10 −8
5,25.10 −8
-8

4,4.10 −3

6,5.10 −3
−70.10 −3
4,5.10 −3

Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở
của một số kim loại ở 200 C


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

Khi nhiệt độ giảm thì
điện trở suất của kim
loại thay đổi như thế
nào?

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

- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của
kim loại cũng giảm liên tục.


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

R(Ω)
0,16

0,08
Tc

0

2

4

6

T( K

Điện trở của một cột thủy ngân phụ thuộc vào nhiệt độ


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

1. Khi nhiệt độ giảm xuống thấp (gần 0 K) điện
trở của kim loại đột ngột giảm mạnh.
- Khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc
thì điện trở của một số kim loại và một số chất
giảm xuống bằng 0.
Nhiều tính chất khác như từ tính và nhiệt
dung cũng thay đổi đột ngột ở nhiệt độ này.
Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang
trạng thái siêu dẫn.


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng

điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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



2. Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở suất
của một số vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0
khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn
nhiệt độ tới hạn Tc.
Tên vật liệu
Nhôm
Thủy ngân
Chì
Thiếc
Kẽm
HgBa2Ca2Cu3O8

Tc(K)
1,19
4,15

7,19
3,72
0,85
134

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
Ứng dụng


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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
Máy gia tốc lớn nhất thế giới, dài 27 km,
đường kính 3,8 m; sâu 100m


NỘI DUNG BÀI HỌC

Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2 (2G) có
chiều rộng 4cm (công ty American
Superconductor sản xuất).

Ứng dụng thành công lớn
nhất hiện nay của chất siêu
dẫn là trong lĩnh vực giao
thông, cụ thể là các con tàu
có thể “lướt” trên đệm từ
trường. Vào tháng 12 năm
2003, tàu Yamanashi

MLX01 đã được thử
nghiệm với vận tốc
581km/giờ.


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

em đã
biết,
muốn có dòng

1. HiệnCác
tượng
nhiệt
điện
điện phải có một hiệu điện thế
đầu vật dẫn. Mà
- Quanđặt
sátvào
thí hai
nghiệm?
muốn có hiệu điện thế cần
phải có một nguồn điện để tạo
ra hiệu điện thế đó.


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

- Hai đoạn dây kim loại có bản chất khác nhau
được hàn hai đầu gọi là một cặp nhiệt điện.
- Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất
hiện một suất điện động trong mạch của một
cặp nhiệt điện khi hai mối hàn được giữ ở
hai nhiệt độ khác nhau.


NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

2. Suất điện động nhiệt điện:

E = α T (T1 - T2 )
T1 : nhiệt độ ở đầu nóng hơn (K)
T2 : nhiệt độ ở đầu lạnh hơn (K)
αT : hệ số nhiệt điện động (V/K)
Cặp kim loại
Platin – Platin pha rôđi
Sắt – Đồng
Sắt – Niken
Đồng – Constantan
Sắt – Constantan

α T( µV/K)
6,5
8,6
32,4
40
50,4

Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng

NỘIDUNG
DUNGBÀI
BÀIHỌC
HỌC
NỘI

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại

* Ứng dụng:.

1. Thuyết electron về tính
dẫn điện của kim loại
2. Bản chất của 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

- Nhiệt kế nhiệt điện
- Pin nhiệt điện


NỘI DUNG BÀI HỌC

KIẾN THỨC CẦN NHỚ

Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do.
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các
electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể làm cản trở chuyển động
của các electron tự do, làm điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ.
Nhiệt độ gần giá trị 0 K thì điện trở của kim loại sạch đều rất nhỏ.
Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi ở nhiệt
độ nhỏ hơn (hoặc bằng) nhiệt độ tới hạn TC .
Cặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất, hai đầu hàn
vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn khác nhau, trong mạch có suất
điện động nhiệt điện ξ = αT (T1 –T2) , αT là hệ số nhiệt điện động.


NỘI DUNG BÀI HỌC

DẶN DÒ

- Học bài, làm bài tập 5, 6, 9 trang 78 SGK
- Đọc trước bài “ Dòng điện trong chất điện phân”
- Ôn lại nội dung thuyết điện li.


NỘI DUNG BÀI HỌC


NỘI DUNG BÀI HỌC