CHƯƠNG III
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chất khí, chân không, bán dẫn.
Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường.
I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
2. Bản chất dòng điện trong kim loại
3. Điện trở của kim loại
1. Cấu trúc mạng tinh thể
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
1. Cấu trúc mạng tinh thể
nguyên tử trung hoà
Ion dương
Theo thuyết electron nguyên tử trung hòa mất đi electron thì trở thành hạt mang điện nào ?
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Cấu trúc mạng tinh thể
Em có nhận xét gì về sự sắp xếp và chuyển động của các ion dương và electron tự do?
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
I. BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Cấu trúc mạng tinh thể
- Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các electron tự do. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do và không sinh ra dòng điện nào.
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
- Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại.
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
2. Bản chất dòng điện
trong kim loại
Khi chưa có điện trường
Khi có điện trường
Bản chất dòng điện trong kim loại
DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
2. Bản chất dòng điện
trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường.
Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Kim loại dẫn điện tốt là vì mật độ electron tự do trong kim loại rất cao.
Dòng điện trong kim loại
Bài 13
* Ứng dụng :
I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
3. Điện trở của kim loại
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
I- BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
3. Điện trở của kim loại
Sự mất trật tự của mạng tinh thể đã cản trở chuyển động có huướng của các electron tự do khi chúng `va chạm` với nút mạng.
Sự mất trật tự của mạng tinh thể do các nguyên nhân sau
+Méo mạng tinh thể do biến dạng cơ
+Có nguyên tử lạ trong khối kim loại
+Chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
Kim loại
0 (Ωm)
α(K-1 )
Bạc
Đồng
Bạch kim
Nhôm
Sắt
1,62.10-8
10,6.10-8
1,69.10-8
2,75.10-8
9,68.10-8
Vonfram
5,25.10-8
4,1.10-3
4,3.10-3
3,9.10-3
4,4.10-3
6,5.10-3
4,5.10-3
Điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại
Điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?
II. SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ
Thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở suất của kim loại biến thiên theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
0 là điện trở suất ở t0oC (thường lấy 20oC),
α là hệ số nhiệt điện trở có đơn vị đo là K- 1.
Hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại phụ thuộc vào: nhiệt độ, độ sạch và chế độ gia công vật liệu.
Kết quả từ thực nghiệm
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
Điện trở suất thay đổi như thế nào khi nhiệt độ giảm?
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
1. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
Khi nhiệt độ giảm mạng tinh thể bớt mất trật tự cản trở của nó đến chuyển động các electron ít điện trở suất của kim loại giảm.
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
1. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Nhiệt độ gần 0 K điện trở của các kim loại sạch đều rất bé.
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
2. Hiện tượng siêu dẫn
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng một số kim loại (hợp kim) có điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0 khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn
(T < Tc).
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
Hiện tượng siêu dẫn là gì?
III. ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN
3. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
- Tạo ra những nam châm điện có cuộn dây bằng vật liệu siêu dẫn.
- Dùng các đường dây cáp siêu dẫn trong việc truyền tải điện năng đi xa.
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới
Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2 (2G) có chiều rộng 4cm (công ty American Superconductor sản xuất).
Ứng dụng thành công lớn nhất hiện nay của chất siêu dẫn là trong lĩnh vực giao thông, cụ thể là các con tàu có thể “lướt” trên đệm từ trường. Vào tháng 12 năm 2003, tàu Yamanashi MLX01 đã được thử nghiệm với vận tốc 581km/giờ.
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
1. Thí nghiệm
Hiện tượng gì xảy ra ở Vôn Kế khi dùng đèn cồn tăng độ chênh lệch nhiệt độ của hai mối hàn A và B bằng cách đốt nóng một mối hàn?
T2
T1
nước đá
ngọn nến
dây constantan
dây đồng
V
Vôn kế
A
B
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
T1
T2
T1 = T2
T1 > T2
-
+
T1
T2
Giải thích
1. Thí nghiệm
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
2. Kết luận
Hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau gọi là hiện tượng nhiệt điện.
Suất điện động gọi là suất điện động nhiệt điện. Bộ dây dẫn hàn hai đầu với nhau được gọi là cặp nhiệt điện. = T(T1 – T2)
Trong đó: (T1 – T2 ) là hiệu nhiệt độ ở hai đầu nóng và lạnh; T là hệ số nhiệt điện động, phụ thuộc vào bản chất kim loại và vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện, đơn vị V.K-1.
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
Hiện tượng nhiệt điện là gì?
IV. HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN
3. Ứng dụng của cặp nhiệt điện
- Cặp nhiệt điện đuợc dùng phổ biến để đo nhiệt độ
- Ba loại cặp nhiệt điện thường dùng:
Dòng điện trong kim loại
Bài 13:
nguon VI OLET
