Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Nguyễn Hoàng Tuấn

TRƯỜNG THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU 
TỔ: VẬT LÝ – CÔNG NGHỆ 
Giáo viên: Nguyễn Hoàng Tuấn 
CHƯƠNG III: 
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 
 B ản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chân không, không khí, bán dẫn. 
 Ứ ng dụng của dòng điện trong các môi trường. 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại . 
Mô hình mạng tinh thể đồng 
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại : 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
* Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương 
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại : 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại . 
* Trong kim loại , các nguyên tử bị mất electron hóa trị sẽ trở thành các iôn dương 
- Các iôn dương dao động nhiệt quanh cácvị trí cân bằng xác định (các nút mạng). Nhiệt độ càng cao, dao động nhiệt càng mạnh , mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự . 
* Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi . 
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 kim loại . 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại : 
Không có điện trường 
Có điện trường 
Chuyển động của các electron 
Kết luận 
Hỗn loạn 
không ngừng 
Có hướng 
Có dòng điện 
Không có 
dòng điện 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại : 
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài. 
Kết luận: 
* Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại: 
Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại 
- Dao động nhiệt của các iôn trong mạng tinh thể 
- Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học 
- Có nguyên tử lạ lẫn trong kim loại 
U(V) 
0,6 
1,0 
2,0 
3,0 
4,0 
5,0 
6,0 
I(A) 
0,12 
0,15 
0,19 
0,23 
0,26 
0,29 
0,31 
R( ) 
5 
6,66 
10,52 
13,04 
15,38 
17,24 
19,35 
- Nhaän xeùt veà R khi ñeøn saùng 
- Cho bieát moái lieân heä giöõa R vaø 
- Nhaän xeùt veà khi ñeøn saùng 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. 
* Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng. 
ρ=ρ 0 [1+α(t-t 0 )] 
α : hệ số nhiệt điện trở (K -1 ) 
ρ 0 : điện trở suất của kim loại ở t 0 ( 0 C) 
ρ : điện trở suất của kim loại ở t ( 0 C) 
Trong đó: 
* 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 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
II. Sự phụ thuộc củađiện 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 đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc. 
Sự biến thiên điện trở suất của đồng theo nhiệt độ 
 Hiện tượng siêu dẫn 
Heike Kammerlingh Onnes 
(1853 – 1926) 
Nhà vật lý Hà Lan , 
 đạt giải Nobel 1913 
R( ) 
T( K ) 
4 
2 
0 
0,08 
0,16 
6 
0K 
2K 
4K 
8K 
6K 
Temp 
Quan sát biểu đồ trên , các bạn hãy nêu nhận xét về sự thay đổi điện trở của cột thủy ngân ở lân cận nhiệt độ 4 0 C? 
Khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ T c nào đó , điện trở của kim loại (hay hợp kim ) đó giảm đột ngột đến giá trị bằng không 
Hiện tượng siêu dẫn 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. 
III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn 
Tên vật liệu 
T c (K) 
Nhôm 
Thủy ngân 
Chì 
Thiếc 
Kẽm 
1,19 
4,15 
7,19 
3,72 
0,85 
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
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 
Thí nghiệm: 
Khi nhiệt độ của hai mối hàn bằng nhau thì trong mạch có dòng điện không? 
Khi nhiệt độ của hai mối hàn không bằng nhau thì trong mạch có dòng điện không? 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
II. Sự phụ thuộc củađiện 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 
* Êlectron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm 
Tồn tại một hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của dây dẫn, khiến trong mạch có một suất điện động gọi là suất nhiệt điện động 
 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 
Bài 13: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
II. Sự phụ thuộc củađiện 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 
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 nóng (K) 
: Hệ số nhiệt điện động (V/K) 
* Ứng dụng: . 
T 2 : nhiệt độ ở đầu lạnh (K) 
- Nhiệt kế nhiệt điện 
* Cặp nhiệt điện 
- Pin nhiệt điện 
 Câu 1: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ: 
A. Giảm đi. 
B. Không thay đổi. 
D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần. 
Câu hỏi trắc nghiệm 
C. Tăng lên. 
 Câu 2: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là: 
B. Các iôn âm 
C. Các iôn dương 
D. Các nguyên tử 
A. Các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại. 
Tàu hỏa trên đệm từ 
Tàu hỏa đệm từ ở Nhật Bản đạt tốc độ 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 
Máy quét MRI dùng trong y học