slide bài giảng vật lí 11 tiết 13 dòng điện trong kim loại

Giáo viên :




CHƯƠNG III

DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC
MƠI TRƯỜNG
Bản chất dịng điện trong các mơi trường: kim loại,
chất điện phân, chất khí, chân khơng, bán dẫn.

Ứng dụng của dịng điện trong các mơi trường.


Ngày dạy: 25 – 11 – 2010
Tiết: 25

NỘI DUNG BÀI HỌC
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT VÀO NHIỆT ĐỘ
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ
HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN


CHÚ Ý

- Phần kiến thức có kí hiệu
cần ghi chép vào vở

 (chữ màu xanh) là nội dung bài

- Chia nhóm hoạt động: những học sinh trên cùng một bàn được
xếp thành một nhóm


KIẾN THỨC ĐÃ HỌC
CÂU 1 : Dòng điện là:
A. dòng chuyển dời của các hạt mang điện.
B. dòng chuyển dời hỗn loạn của các hạt mang điện.
C. dòng chuyển dời có hướng của các ngun tử.
D. dịng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.


KIẾN THỨC ĐÃ HỌC
CÂU 1 : Dòng điện là:
D. dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
CÂU 2 : Điều kiện để có dịng điện là:
A. giữa hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế.
B. giữa hai đầu một vật có một hiệu điện thế.
C. phải có một vật dẫn.
D. phải có một nguồn điện.


NỘI DUNG BÀI HỌC

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

loại

loại,
cáccủa
nguyên
tử bịtrong
mất electron
Trong kimBản
chất
dịng điện
loại các
đượciơn
nêudương.
rõ trong một
hóa trị trởkim
thành
lí thuyết tổng qt gọi là thuyết
hóa trị
khỏiđiện
ngun
Các electron
electron
về tách
tính dẫn
của tử trở
thành các electron kim
tự do
với mật độ n không
loại
đổi.

 Các iôn dương dao động nhiệt quanh các vị trí
cân bằng xác định, và liên kết với nhau một
cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.

Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt càng mạnh,
mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự.


NỘI DUNG BÀI HỌC

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

Hãy quan sát và rút ra nhận xét.
Khơng có điện
Có điện
trường ngồi trường ngồi
Chuyển động
của các
electron
Nhận xét

Hỗn loạn
khơng ngừng
Khơng có
dịng điện

Có hướng

Có dịng điện

 Điện trường ngồi làm các electron chuyển
động có hướng (ngược hướng điện trường),
tạo ra dòng điện.


NỘI DUNG BÀI HỌC

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

Chúng ta đều biết kim
loại có điện trở. Hãy
quan sát và cho biết
nguyên nhân nào gây ra
điện trở của kim loại?

E

Trong quá trình chuyển động có hướng, các
electron tự do khơng ngừng va chạm với các
ion dương nằm ở các nút mạng, cộng với sự
méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học… làm

cản trở chuyển động có hướng của các
electron tự do, gây ra điện trở của kim loại.


NỘI DUNG BÀI HỌC

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

*Thuyết electron về tính dẫn điện của
kim loại cho thấy:
- 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 khơng đổi).
- Dịng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra
tác dụng nhiệt.


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 dòng điện
trong kim loại

E



Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển
dời có hướng của các electron tự do dưới tác
dụng của điện trường .


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 dòng điện
trong kim loại

* Ứng dụng :


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng

điện trong kim loại

Khi nhiệt độ tăng,
điện trở của kim loại
có thay đổi khơng?
Vì sao?

E
Theo thuyết electron về tính dẫn điện của kim
loại, khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của
các ion trong mạng tinh thể tăng (biên độ dao
động càng lớn), làm cho electron va chạm với
ion càng nhiều, càng làm tăng sự cản trở
chuyển động của các electron tự do. Vì vậy, khi
nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng.


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ

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

ρ=ρ0[1+α(t-t0)]

(Ω.m)

Trong đó:
α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)
ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)
ρ : điện trở suất của kim loại ở t (0C)
* Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ
thuộc vào:
- Nhiệt độ
- Độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó
Sự biến thiên điện trở suất
của đồng theo nhiệt độ


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ

Tại sao
trong thực
ρ 0(tế
Ωm)
Kim
loại
người ta thường
−8

B¹c
1
,62.10
dùng dây đồng để
B¹ch
kimdẫn in?
lm dõy
10,6.108
Đồng
1,69.108
8
2,75.10
Nhôm
-8
Sắt
9,68.10
Constanta
5,21.108
n
5,25.108

(K 1)

4,1.103
3,9.103
4,3.103

4,4.103

6,5.103

70.103
4,5.103

Vonfram
Bng in tr sut v h s nhit điện trở
của một số kim loại ở 200 C


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhit

0(m)
Kim loi
Bạc
1,62.108
Bạch kim
10,6.108
Đồng
1,69.108
8
2,75.10
Nhôm
-8
Sắt
9,68.10

Constanta
5,21.108
n
5,25.108

(K 1)

4,1.103
3,9.103
4,3.103

4,4.103

6,5.103
70.103
4,5.103

Vonfram
Bng in tr sut v hệ số nhiệt điện trở
của một số kim loại ở 200 C


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ

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

- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của
kim loại cũng giảm liên tục.
- ĐVĐ chuyển mục: để tìm hiểu kỹ hơn về điện
trở suất của kim loại ở nhiệt độ thấp, ta sang


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. Bản chất của dòng
điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ

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

Hãy quan sát đồ thị thu được về sự phụ
thuộc của điện trở của cột thuỷ ngân vào
nhiệt độ, sau đó nêu nhận xét sự thay đổi
III. Điện trở của kim
loại ở nhiệt độ thấp và điện trở của cột thuỷ ngân ở lân cận nhiệt độ
4K?
hiện tượng siêu dẫn

Tem
p

R(Ω )

8K

0,16

6K

4K

0,08
2K

0K

0

2

4

6

T( K
)

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


NỘI DUNG BÀI HỌC

- Khi nhiệt độ giảm
xuống thấp (gần 0 K)
điện trở của kim loại
II. Sự phụ thuộc của
đột ngột giảm mạnh.
điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ - Khi nhiệt độ thấp hơn
III. Điện trở của kim
một nhiệt độ tới hạn Tc
loại ở nhiệt độ thấp và
thì điện trở của một số kim
hiện tượng siêu dẫn
Thế
nàosốlàchất
hiệngiảm
loại và
một
tượng
xuống
bằngsiêu
0. dẫn?

I. Bản chất của dịng
điện trong kim loại

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.


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. 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

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
một giá trị Tc nhất định, gọi là nhiệt độ tới hạn.
Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu.
Tên vật liệu

Nhơm
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


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. 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

Các em đã biết, muốn có dịng
điện phải có một hiệu điện thế
đặt vào hai đầu vật dẫn. Mà
muốn có hiệu điện thế cần
Vậy, có cách
tạo ra

phải nào
có một
nguồn điện để tạo
hai đầu mạchrakín
một
hiệu
điện thế đó.

hiệu điện thế mà không
cần đến một nguồn điện
hay không?

Các em quan sát thí nghiệm sau.


NỘI DUNG BÀI HỌC

I. 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 nối kín với nhau bởi hai mối hàn được 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.