Home / Lý 11 / BÀI 13 – DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

BÀI 13 – DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

Dòng điện trong kim loại?

Dòng điện trong kim loại là dòng các electron chuyển động có hướng

Các electron trong kim loại có đặc điểm gì? Nó chi phối tính chất của dòng điện trong kim loại ra sao?

I. Bản chất của dòng điện trong kim loại

Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:

      1. Trong kim loại, các nguyên tử mất e hóa trị thành ion dương, Các ion dương liên kết nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Chuyển động nhiệt của các ion có thể phá hủy trật tự này. Nhiệt độ càng cao dao động nhiệt càng mạnh, mạng tinh thể trở nên mất trật tự
      2. Các e hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các e tự do với mật độ \[n\] không đổi. Chúng chuyển động hỗn loại tạo nên khí e tự do chiếm toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện (vì chưa có hướng)
      3. Điện trường \[\overrightarrow E \] do nguồn điện bên ngoài sinh ra đẩy khí e trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện
      4. Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của e tự do đó là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại

Thuyết electron cho thấy hạt tải điện trong kim loại là e tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt

Vậy dòng điện trong ki loại là dòng chuyển dời có hướng của các e tự do dưới tác dụng của điện trường

II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, các ion trong mạng tinh thể chuyển động tăng làm cho điện trở tăng.

Thí nghiệm cho thấy điện trở suất tăng gần đúng theo hàm bậc nhất

\[\rho = {\rho _0}\left[ {1 + \alpha \left( {t – {t_0}} \right)} \right]\]

\[{\rho _0}\] là điện trở suất ở \[{t_0}\] \[\left( {{}^oC} \right)\]

\[\alpha \] là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị \[\left( {{K^{ – 1}}} \right)\]

\[\alpha \] không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào độ sạch và chế độ gia công vật liệu đó

III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn

Khi nhiệt độ giảm mạnh, mạng tinh thể bớt mất trật tự nên sự cản trở chuyển động của e càng ít, điện trở suất của kim loại giảm liên tục.

Khi nhiệt độ giảm thấp hơn nhiệt độ tới hạn \[{T_c}\] thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Nhiều tính chất như từ tính, nhiệt dung cũng thay đổi đột ngột. Ta nói các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn

Ứng dụng của các vậ liệu đó như chế nam châm điện tạo ra từ trường mạnh trong thời gian dài mà không hao phí năng lượng tỏa nhiệt

IV. Hiện tượng nhiệt điện

Là hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch kín gồm hai vật dẫn khác nhau khi giữ ở hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau

Công thức: \[E = {\alpha _T}\left( {{T_1} – {T_2}} \right)\]

\[{\alpha _T}\] là hệ số nhiệt điện động, đơn vị là \[\left( {\mu V/K} \right)\]

\[{T_1},{T_2}\] là nhiệt độ tuyệt đối 2 đầu cặp nhiệt điện (\[{}^oK\])

 

About TranVinhTri

Thích đủ thứ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *