Bài giảng môn Vật lí Khối 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại

Kính chào các quí thầy cô 
Dự tiết học lớp 11A6 
1 
Đặt vấn đề 
2 
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 
CHƯƠNG III . 
3 
 Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Nội dung thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại : 
1. Mạng tinh thể kim loại 
4 
Mô hình mạng tinh thể đồng 
5 
Mạng tinh thể tạo bởi các ion dương sắp xếp có trật tự và các êlectron tự do chuyển động hổn loạn trong mạng 
6 
2. Khí êlectron tự do Xét một đoạn dây dẫn kim loai 
êlectron tự do 
7 
E 
Khi có điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra , đẩy khí êlectron trôi ngược chiều điện trường ngoài , tạo ra dòng điện . 
3. Chuyển động của khí êlectron khi có điện trường ngoài . 
8 
4. Điện trở kim loại và tính dẫn điện của kim loại 
A. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
9 
E 
B. Bản chất của dịng điện trong kim loại 
10 
Giải thích tính dẫn điện của kim loại  
 Mật độ hạt tải điện ( êlectron tự do) trong kim loại rất lớn , vào cỡ mật độ nguyên tử kim loại (10 28 /m 3 ) , vì thế 
 kim loại dẫn điện tốt 
11 
Hạt tải điện trong kim loại là gì ? Lý do kim loại dẫn điện tốt ? 
Nêu bản chất dịng điện trong kim loại ? 
I. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
12 
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ 
 Kết quả từ thực nghiệm 
( Theo dõi bảng số liệu và đồ thị tương ứng ) 
13 
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ . 
Kim loại 
 0 ( Ω m) 
α (K -1 ) 
Bạc 
Đồng 
Bạch kim 
Nhơm 
Sắt 
1,62.10 -8 
10,6.10 -8 
1,69.10 -8 
2,75.10 -8 
9,68.10 -8 
Vonfram 
5,25.10 -8 
4,1.10 -3 
4,3.10 -3 
3,9.10 -3 
4,4.10 -3 
6,5.10 -3 
4,5.10 -3 
Điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại 
Điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ? 
14 
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ 
 Thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở suất  của kim loại biến thiên theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất : 
 0 là điện trở suất ở t 0 o C ( thường lấy 20 o C), 
α là hệ số nhiệt điện trở cĩ đơn vị đo là K - 1 . 
 Kết quả từ thực nghiệm 
Câu C1 
15 
III . ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP  VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN. đ 
Sự biến thiên điện trở suất  của đồng theo nhiệt độ 
Vật liệu siêu dẫn cĩ điện trở đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ T ≤ Tc 
T C : Nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫn 
Câu C2 
16 
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN 
Nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh , 
 thì chuyển động nhiệt của êlectron sẽ làm cho một phần êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh . 
KQ : Đầu nóng sẽ tích điện dương , đầu lạnh tích điện âm . 
17 
9 
4 
2 
0 
2 
4 
6 
V 
0:6 mV 
Khoa vËt lÝ Tr­êng § hsp Tn 
VËt lÝ kÜ thuËt 
= 1 ┴ 
0 
100 
200 
300 
400 
500 
600 
0 
10 
20 
30 
40 
50 
60 
70 
80 
90 
100 
0 
10 
20 
30 
40 
50 
60 
70 
80 
90 
100 
0 
100 
200 
300 
400 
500 
600 
18 
* Cặp nhiệt điện là hai dây dẫn kim loại khác bản chất , hai đầu hàn vào nhau . 
* Suất điện động nhiệt điện : 
T 1 : nhiệt độ ở đầu nĩng (K) 
: Hệ số nhiệt điện động (V/K) 
* Ứng dụng : . 
T 2 : nhiệt độ ở đầu lạnh (K) 
- Nhiệt kế nhiệt điện 
- Pin nhiệt điện 
19 
CỦNG CỐ 
* Hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt . 
* Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường . 
* Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của êlectron tự do làm cho điện trở kim loại phụ thuộc nhiệt độ . Đến gần 0 K, điện trở kim loại rất nhỏù . 
* Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến bằng 0 khi nhiệt độ 
* Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác bản chất , hai đầu hàn vào nhau . Khi nhiệt độ hai mối hàn T 1 , T 2 khác nhau , trong mạch có suất điện động nhiệt điện . 
20 
Câu 1 : Các kim loại đều  A. Dẫn điện tốt , có điện trở suất không thay đổi B. Dẫn điện tốt , có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ C. Dẫn điện tốt như nhau , có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ D. Dẫn điện tốt , có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau . 
Câu 2 : Hạt tải điện trong kim loại là 
A. Các êlectron của nguyên tử . 
B. Êlectron trong cùng của nguyên tử . 
C. Các êlectron hóa trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể 
D. Các êlectron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể . 
KẾT THÚC BÀI HỌC 
Dặn dò : HS học thuộc bài , làm bài tập , chuẩn bị bài mới . 
21 
BÀI TẬP TỰ LUẬN 
1. Ở 20 0 C điện trở suất của bạc là 1,62.10 -6 Ω m. Bi ết h ệ s ố nhi ệt đ i ện tr ở c ủa b ạc l à 4,1.10 -3 K -1 .H ỏi ở 330K th ì đ i ện tr ở su ất c ủa b ạc l à bao nhi ê u. 
2. Một mối hàn của cặp nhiệt điện cĩ hệ số α T =65µV/K, được đặt trong khơng khí ở 20 0 C, mối hàn kia đun nĩng ở 232 0 C. Tinh suất điện động của cặp nhiệt điện . 
22