Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Nguyễn Xuân Thành

Đ 17 . Dòng đ iện trong kim loại 
Chương iii 
 Dòng đ iện trong các môi trường 
Học viên : Nguyễn Xuân Thành 
CH16-CN: LL & PPDH- Vật Lý 
 bài cũ 
Dòng đ iện là gì? Đ iều kiện để có dòng đ iện ? Chiều dòng đ iện đư ợc xác đ ịnh nh ư thế nào ? 
Dòng đ iện có tác dụng gì? 
 ĐẶT VẤN ĐỀ 
Khi bật công tắc đ èn , ta thấy đ èn sáng ngay lập tức , chắc là có các electron chuyển động với vận tốc rất lớn tới bóng đ èn ? 
Thí nghiệm : 
 Bài 17. Dòng đ iện trong kim loại 
1. Cỏc tớnh chất của kim loại 
* Thí nghiệm 
- Kim loại là chất dẫn đ iện tốt . 
- Dòng đ iện trong kim loại tuân theo đ ịnh luật Ôm, nếu nhiệt độ kim loại không đ ổi ( * ) 
- Nếu nhiệt độ kim loại thay đ ổi , dòng đ iện trong kim loại không tuân theo đ ịnh luật Ôm. 
- Dòng đ iện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt . 
1. Cỏc tớnh chất của kim loại 
 - Đ iện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ: 
	 Giải thích . 
 - Khi nhiệt độ tăng , chuyển đ ộng nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng , làm cho đ iện trở của kim loại tăng . 
 0 : đ iện trở suất ở t 0 ( 0 C ) 
: hệ số nhiệt đ iện trở 
2. Ê lectron tự do trong kim loại 
Cấu trúc mạng tinh thể : 
Nut 8 
- Kim loại ở trạng thái rắn có cấu trúc tinh thể với các ion dương luôn luôn dao đ ộng quanh các nút mạng và các electron tự do không ngừng chuyển đ ộng hỗn loạn giữa các ion dương . 
- Kết luận 
2. Ê lectron tự do trong kim loại 
b) Nguyên nhân xuất hiện các electron tự do: 
- Khi không có các dụng của đ iện trường ngoài , chuyển đ ộng hỗn loạn của các electron tự do không tạo ra dòng đ iện trong kim loại. 
- Các electron ở lớp ngoài cùng nguyên tử kim loại liên kết yếu với hạt nhân nên dễ dàng tách ra thành electron tự do choán toàn bộ thể tích của tinh thể kim loại. 
Thí nghiệm 
3. Giải thích tính chất đ iện của kim loại 
a) Bản chất dòng đ iện trong kim loại 
I 
Thí nghiêm 3 
- Dòng đ iện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các Ê lectron tự do ngược chiều đ iện trường . 
3. Giải thích tính chất đ iện của kim loại 
I 
b) Nguyên nhân gây ra đ iện trở : 
Chuyển đ ộng nhiệt của các ion trong mạng tinh thể . 
Sự tồn tại của các nguyên tử lạ trong khối kim loại. 
Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ của khối kim loại. 
3. Giải thích tính chất đ iện của kim loại 
c) Sự phụ thuộc của đ iện trở kim loại vào nhiệt độ 
	- Khi nhiệt độ tăng th ì đ iện trở của kim loại tăng 
	- Các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau nên đ iện trở suất khác nhau . 
R = R 0 (1+ t ) 
3. Giải thích tính chất đ iện của kim loại 
d) Sự toả nhiệt ở vật dẫn kim loại khi có dòng đ iện chạy qua 
	- Khi có dòng đ iện chạy qua th ì dây dẫn kim loại nóng lên . 
	- Dưới tác dụng của lực đ iện trường , các electron tự do chuyển đ ộng có gia tốc và thu năng lượng xác đ ịnh . Năng lượng này chuyển hoá thành nội năng của kim loại khi va chạm với Ion ở nút mạng. 
Củng cố 
Vận tốc chuyển đ ộng có hướng của các Ê lectron tự do trong kim loại rất nhỏ 0,2mm/s. Nhưng khi bật công tắc của bóng đ èn dù đ èn rất xa cũng sáng ngay vì tốc độ lan truyền của đ iện trường tác dụng vào các Ê lectron rất lớn cỡ 300000 km/s. 
Củng cố 
Câu 1: Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng đ iện chạy qua là 
Do năng lượng của chuyển đ ộng có hướng 
của ê lectron truyền cho ion(+) khi va chạm. 
B. Do năng lượng dao đ ộng của ion(+) truyền 
 cho ê lectron khi va chạm. 
C. Do năng lượng của chuyển đ ộng có hướng 
của ê lectron truyền cho ion âm khi va chạm 
D. Do năng lượng của chuyển đ ộng có hướng 
của ê lectron , ion âm truyền cho ion dương 
 khi va chạm. 
Đ úng 
Sai 
Sai 
Sai 
Củng cố 
Câu 2: Nguyên nhân gây ra đ iện trở của kim loại là 
B. Do sự va chạm của các ê lectron 
với các ion dương ở các nút mạng. 
A. Do sự va chạm của các ion dương 
ở các nút mạng với nhau . 
C. Do sự va chạm của các ê lectron với nhau . 
D. Cả B và C đ ều đ úng . 
Đ úng 
Sai 
 Sai 
Sai