Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Nguyễn Văn Phú

TRUNG TÂM GDTX EAKAR 
D ÒNG ĐIỆN TRONG 
KIM LOẠI 
Giáo viên : Nguyễn Văn Phú 
VẬT LÝ LỚP 11 
1 
CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 
CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG 
CHƯƠNG II: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 
CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN TRONG 
 CÁC MÔI TRƯỜNG 
2 
- NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHỦ YẾU CỦA CON NGƯỜI HIỆN NAY LÀ GÌ? 
- VÌ SAO KIM LOẠI ĐƯỢC CHỌN LÀM DÂY DẪN ĐIỆN? 
- BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI LÀ GÌ? 
3 
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 . 
4 
 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 : 
* Các iôn dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại . 
5 
 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 : 
* Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành các electron tự do với mật độ không đổi . 
* 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 . 
6 
 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 : 
7 
Ion 
Nút mạng tinh thể 
8 
 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 ngoài 
Có điện trường ngoài 
Chuyển động của các electron 
Kết luận 
Hỗn loạn 
không ngừng 
Có hướng 
Có dòng điện 
Không có 
dòng điện 
9 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
K hi chưa có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động hỗn loạn , không có dòng điện trong kim loại . 
10 
E 
K hi có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động có hướng , ngược chiều điện trường tạo thành dòng điện trong kim loại . 
11 
 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 : 
+ 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 
12 
 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 . 
- Khi nhiệt độ tăng , các electron và các iôn dương trong mạng tinh thể kim loại chuyển động như thế nào ? 
- Khi đó mạng tinh thể kim loại sẽ như thế nào ? 
-> Mạng tinh thể kim loại càng trở nên mất trật tự hơn 
=> Điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng 
=> Khi nhiệt độ tăng , điện trở suất của  kim loại tăng . 
13 
 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 . 
* 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 
14 
 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 
Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ T ≤ T C 
Sự biến thiên điện trở suất  của đồng theo nhiệt độ 
T C : Nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫn 
15 
Kammerlingh Onnes (1853 – 1926) 
Nhà vật lý Hà Lan , giải Nôben 1913. 
Sự biến thiên điện trở  của thủy ngân theo nhiệt độ 
0 2 4 6 T(K) 
R(  ) 
0,16 
0,08 
16 
 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 
Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến 0 khi nhiệt độ 
Tên vật liệu 
T c (K ) 
Nhôm 
Thủy ngân 
Chì 
Thiếc 
Kẽm 
1,19 
4,15 
7,19 
3,72 
0,85 
T C : Nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫn 
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn 
17 
 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 
T 1 
T 2 
T 1 = T 2 
T 1 > T 2 
- 
+ 
T 1 
T 2 
Xét một dây dẫn kim loại : 
18 
 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 
* Khi đốt nóng 1 đầu , Êlectron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương , đầu lạnh tích điện âm 
Tồn tai một hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của dây dẫn . 
19 
20 
 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 
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 
21 
 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 
22 
23 
24 
25 
Tàu đệm từ 
26 
Tàu đệm từ 
27