Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại (Chuẩn kiến thức)

TRƯỜNG THPT LÝ BÔN 
CHÀO MỪNG CÁC THẦY, CÔ GIÁO VÀ CÁC EM HỌC SINH ! 
LỚP 11-C4 
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC 
MÔI TRƯỜNG . 
CHƯƠNG III 
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
Bài 13 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
III- ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN . 
II- SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ. 
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại . 
Các hạt tải điện trong kim loại chuyển động như thế nào ? 
Quan sát mô hình tinh thể kim loại . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại . 
a . Trong kim loại , các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương . Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể . Nhịêt độ càng cao , dao động nhiệt càng mạnh , mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự . 
Ion 
Electron tự do 
Electron trong nguyên tử 
Nguyên tử tại nút mạng tinh thể 
Proton 
HÃY QUAN SÁT . 
b. C ác ê lectron ho á tr ị t ách kh ỏi nguy ê n t ử , trở thành các ê lectron tự do với mật độ không đổi chuyển động hỗn loạn tạo thành khí ê lectron tự do cho án to àn b ộ kim lo ại nh ư ng ch ư a t ạo th ành d òng đ i ện . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
Tại sao gọi là electron tự do, khí electron tự do trong kim loại ? 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại . 
	 Mô hình sợi dây kim loại và các Electron tự do bên trong 
HÃY QUAN SÁT . 
Đặt vào dây kim loại một điện trường , các electron chuyển động như thế nào ? 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
c . Điện trường do nguồn điện sinh ra đẩy khí electron tự do chuyển động ngược chiều điện trường , tạo ra dòng điện . 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại . 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
E 
HÃY QUAN SÁTVÀ NÊU NHẬN XÉT . 
Nhận xét : Sự va chạm của các Ion dương kim loại vào các electron chuyển động có hướng là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
d . Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại . 
d . Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại . 
c. Điện trường do nguồn điện sinh ra đẩy khí electron tự do chuyển động ngược chiều điện trường , tạo ra dòng điện . 
b. C ác ê lectron ho á tr ị t ách kh ỏi nguy ê n t ử , trở thành các ê lectron tự do với 
mật độ không đổi chuyển động hỗn loạn tạo thành khí ê lectron tự do cho án 
to àn b ộ kim lo ại nh ư ng ch ư a t ạo th ành d òng đ i ện . 
a . Trong kim loại , các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương . Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể . Nhịêt độ càng cao , dao động nhiệt càng mạnh , mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
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 . 
 Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các elctrron tự do dưới tác dụng của điện trường . 
Vậy hạt tải điện trong kim loại là hạt nào ; bản chất của dòng điện trong kim loại là gì ? 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
 Các tính chất của dòng điện trong kim loại . 
- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt . 
 - Dòng điện chạy trong kim loại tuân theo định luật Ôm 
( nếu nhiệt độ kim loại được giữ không đổi ) 
 - Kim loại là chất dẫn điện tốt : mật độ electron tự do 10 28 / m 3 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
II- SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ. 
I- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
o 
 0 3 
Thí nghiệm chứng tỏ điều gì ? 
Quan sát thí nghiệm sau : 
 Nhận xét : 
 Khi nhiệt độ tăng làm cho điện trở của kim loại tăng 
Vậy tại sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng ? 
II - SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
  =  0 [1+ α (t – t 0 )] 
- Với  0 là điện trở suất ở t 0 0 C ( thường 20 0 C ) 
- Hệ số nhiệt điện trở α (K -1 ) phụ thuộc vào : 
+ Bản chất kim loại + Nhiệt độ 
+ Độ sạch của kim loại + Chế độ gia công vật liệu 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
II - SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ . 
Quan sát Bảng 13.1 SGK /75. 
Kim loại nào dẫn điện tốt nhất và tại sao chọn dây bạch kim để làm nhiệt kế điện trở dùng trong công nghiệp ? 
0 
T(K) 
400 
1200 
800 
2 
4 
6 
8 
10 
12 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
III - ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN . 
* Sự biến thiên của điện trở suất theo nhiệt độ . 
0 
T(K) 
400 
1200 
800 
2 
4 
6 
8 
10 
12 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
III - ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN . 
Quan sát đồ thị : Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất thay đổi thế nào ? 
Heike Kammerlingh Onnes 
 ( 1853 - 1926 ) 
* Nhà Vật lý ngưòi Hà Lan 
 Giải Noben năm 1913 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
III - ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN . 
1. Hiện tượng siêu dẫn . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
III - ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN . 
Khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ T C nào đó , 
điện trở của kim loại ( hợp kim ) giảm đột ngột đến giá trị bằng không . Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng siêu dẫn . 
Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau thế nào ? 
2. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
III - ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP. HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN . 
Có nhiều ứng dụng trong thực tế : làm đường cáp siêu dẫn để tải điện ; chế tạo ra nam châm điện với từ trường cực mạnh . 
Tàu hỏa đệm từ ở Nhật Bản đạt kỉ lục 516 km /h 
Cần cẩu sử dụng nam châm điện 
với cuộn dây siêu dẫn 
Động cơ sử dụng các cuộn dây siêu dẫn 
IV : Hiện tượng nhiệt điện . 
Theo thuyết êlectron , khi một sợi kim loại có nhiệt độ hai đầu khác nhau thì xảy ra hiện tượng gì ? 
Các êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh . Đầu nóng tích điện dương , đầu lạnh tích điện âm . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
Ứng dụng hiện tượng này tạo ra cặp nhiệt điện 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN . 
a. Cấu tạo của cặp nhiệt điện . 
Là một cặp dây dẫn có bản chất khác nhau và hai đầu của chúng được hàn với nhau , có nhiệt độ hai mối hàn T 1 ,T 2 khác nhau . 
QUAN SÁT THÍ NGHIỆM SAU ,NÊU HIỆN TƯỢNG ? 
b. Thí nghiệm . 
Hiện tượng : Khi đốt nóng mối hàn bằng ngọn đèn , kim điện kế quay chứng tỏ có dòng điện chạy trong mạch . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN . 
1. Cấu tạo của cặp nhiệt điện . 
2. Thí nghiệm . 
3. Nhận xét . 
- Dòng điện ở trên gọi là dòng nhiệt điện . 
- Suất điện động tạo nên dòng nhiệt điện trong mạch gọi là suất điện động nhiệt điện . 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN . 
4. Kết luận . 
HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN LÀ GÌ ? 
Hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau gọi là hiện tượng nhiệt điện . 
Biểu thức : 
E = α T. (T 1 - T 2 ) 
+ T 1 - T 2 : hiệu nhiệt độ ở đầu nóng và đầu lạnh . 
+ α T : hệ số nhiệt điện động ( V. K -1 ) 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN . 
 Ba loại cặp nhiệt điện thường dùng : 	 
 + Cặp Platin - platin pha rôđi có α T 
 + Cặp crômen - alumen có α T 
 + Cặp đồng - constantan có α T 
5 . Ứng dụng hiện tượng nhiệt điện : 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
IV- HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN . 
- Nhiệt kế nhiệt điện : dùng để đo nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp 
5 . Ứng dụng : 
- Pin nhiệt điện : ghép nhiều cặp nhiệt điện được một nguồn . 
mV 
1 
2 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
 Củng cố . 
1. Hạt tải điện trong kim loại là : 
A. Các electron của nguyên tử . 
B. electron ở lớp trong cùng của nguyên tử . 
C. electron hóa trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể . 
D. Các electron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể . 
Sai 
Sai 
Sai 
Đúng 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
 Củng cố . 
2. Câu nào đúng : Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng , 
điện trở của nó sẽ : 
A. giảm đi 
B. không thay đổi 
C. tăng lên . 
D. ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần . 
Sai 
Sai 
Sai 
Đúng 
BÀI 13 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI . 
 Củng cố . 
 3. Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số α T = 65 V.K -1 được đặt trong không khí ở 20 0 C , còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 232 0 C. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện đó là : 
A. 13 mV 
C. 13,98 mV 
B. 13,58 mV 
D. 13,78 mV 
Sai 
Sai 
Đúng 
Sai 
Cảm ơn quý thầy cô đã tham dự !