Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Trường THPT Trần Phú

Tr­êng thpt trÇn phó - thµnh phè mãng c¸i 
Xin kÝnh chµo quý thÇy c« ®Õn dù giê th¨m líp ! 
KIẾN THỨC ĐÃ HỌC 
CÂU 1 : Dòng điện là: 
A. Dòng chuyển dời của các hạt mang điện. 	 
B. Dòng chuyển động hỗn loạn của các hạt mang điện. 
C. Dòng chuyển dời có hướng của các nguyên tử. 
D dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện . 
KIẾN THỨC ĐÃ HỌC 
CÂU 2 : Điều kiện để có dòng điện là 
A giữa hai đầu một vật có một hiệu điện thế . 
B giữa hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế . 
C phải có một vật dẫn . 
D phải có một nguồn điện . 
Chöông III - Doøng ñieän trong caùc moâi tröôøng 
Doøng ñieän trong kim loaïi 
Baøi 13 
NguyÔn Song Toµn 
Gv: 
Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các iôn dương. 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại: 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
 
Các iôn dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. 
 
Các iôn dương dao động nhiệt quanh các vị 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 0 không đổi . 
 
 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
1. Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại: 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
2. Bản chất dòng điện trong 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 
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: 
GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN  CỦA KIM LOẠI 
Câu hỏi 1: Tại sao kim loại là chất dẫn điện tốt? 
TL: Mật độ hạt tải điện ( êlectron tự do) trong kim loại rất lớn ( 10 28 /m 3 )  KL dẫn điện tốt. 
Câu hỏi 2: Giải thích nguyên nhân gây ra hiện tượng tỏa nhiệt của dây dẫn KL ? 
TL: Trong khi va chạm, êlectron truyền một phần động năng của nó cho ion, làm ion dao động mạnh lên, vì thế mà kim loại nóng lên và tỏa nhiệt. 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Câu hỏi 3: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là gì? 
TL: Sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại cản trở chuyển động có hướng của các electron tự do gây ra điện trở. 
GIẢI THÍCH TÍNH CHẤT ĐIỆN  CỦA KIM LOẠI 
* 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 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
I. Bản chất của dòng 
điện trong kim loại. 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
II. Sự phụ thuộc củađiện trở suất của kim loại theo nhiệt độ . 
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 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
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 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
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 
T 1 
T 2 
T 1 = T 2 
T 1 > T 2 
- 
+ 
T 1 
T 2 
Xét một dây dẫn kim loại: 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
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 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
Bài 13 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
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. 
* 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. 
* 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 
- Pin nhiệt điện 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
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 
Ứng dụng 
mV 
A 
B 
§©y lµ cÆp nhiÖt ®iÖn dïng ®Ó ®o nhiÖt ®é lß 
 Câu 1: 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. 
Câu hỏi trắc nghiệm 
 Câu 2: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là: 
A. Các electron tự do chuyển động trong mạng tinh thể kim loại. 
B. Các iôn âm 
C. Các iôn dương 
D. Các nguyên tử 
Chào tạm biệt ! 
Tàu đệm từ 
Tàu đệm từ 
Ion 
Electron tự do 
Electron trong nguyên tử 
Nguyên tử tại nút mạng tinh thể 
Proton 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
Mô hình mạng tinh thể đồng 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
E 
Dòng điện trong kim loại 
Bài 13 
2. Gi¶i thÝch sù xuÊt hiÖn cña suÊt nhiÖt ®iÖn ®éng. 
a. HiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc 
-XÐt 2 thanh kim lo¹i A, B kh¸c nhau hµn tiÕp xóc ë mét ®Çu, gi¶ sö mËt ®é electron tù do n A > n B. 
-Khi cho A tiÕp xóc víi B cã sù khuÕch t¸n electron tõ A sang B vµ tõ B sang A (do chuyÓn ®éng nhiÖt) 
A B 
 + - + + - + + - + + + + - + + - + 
 + + - +- + + + - + + + - + + + - + 
 - - - 
 - - - - - - - - 
 - - 
 - - - - - - 
 - - 
 + - + - + - + + - + - + + - 
+- + + + - + + - + + - + 
++ ++++++++++ 
- - 
- - - - - - - - 
-Dßng electron khuÕch t¸n tõ A sang B lín h¬n tõ B sang A (v× n A >n B ) 
DÉn ®Õn thanh kim lo¹i A tÝch ®iÖn d­¬ng cßn B tÝch ®iÖn ©m. T¹i chç tiÕp xóc xuÊt hiÖn ®iÖn tr­êng E (h­íng tõ A sang B) 
- §iÖn tr­êng nµy t¨ng dÇn lªn, ng¨n c¶n sù khuÕch t¸n electron tõ A sang B, t¨ng c­êng sù khuÕch t¸n electron tõ B sang A 
A B 
 + - + + - + + - + + + + - + + - + 
 + + - + - + + + - + + + - + + + - + 
 - - - 
 - - - - - - - - 
 - - 
 - - - - - - 
 - - 
 + - + - + - + + - + - + + - 
+ - + + + - + + - + + - + 
++ ++++++++++ 
- - 
- - - - - - - - 
 E 
-Khi cã sù c©n b»ng ®éng gi÷a hai thanh kim lo¹i x¸c ®Þnh mét hiÖu ®iÖn thÕ, gäi lµ hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc . 
-NÕu nèi hai ®Çu cßn l¹i cña 2 thanh thµnh mét m¹ch kÝn. 
+ Khi nhiÖt ®é hai chç tiÕp xóc b»ng nhau th× hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc ë hai chç tiÕp xóc còng cã trÞ sè b»ng nhau nh­ng tr¸i dÊu nªn kh«ng cã dßng ®iÖn . 
A 
B 
+ + + 
+ + + 
- - - 
- - - 
i= 0 
H×nh vÏ 
t 1 
t 2 =t 1 
 + 
A + 
V 1 + 
 - - 
 - B - 
 - - 
+ 
+ A 
+ V 2 =V 1 
G 
H×nh vÏ 
t 1 
t 2 =t 1 
b. SuÊt ®iÖn ®éng nhiÖt ®iÖn: 
- Khi nhiÖt ®é kh¸c nhau th× hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc gi÷a hai mèi hµn sÏ kh¸c nhau, trong m¹ch cã suÊt ®iÖn ®éng cã trÞ sè b»ng hiÖu hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc nªn xuÊt hiÖn dßng ®iÖn . 
A 
B 
+ + + 
+ + + + 
+ + + 
- - - 
- - - - 
- - - - 
i 
H×nh vÏ 
t 1 
t 1 >t 2