1 trả lời
Tổng hợp đề thi học kì 1 lớp 11 tất cả các môn
Toán - Văn - Anh - Lí - Hóa - Sinh - Sử - Địa - GDCD
I. Bản chất của dòng điện trong kim loại
- Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của các electron tự do trong kim loại rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt
- Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron dưới tác dụng của điện trường.
- Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của hạt tải điện làm cho điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Đến gần 0oK, điện trở của kim loại rất nhỏ.
II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Thí nghiệm chứng tỏ điện trở suất p của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
\[\rho = {\rho _0}\left[ {1 + \alpha \left[ {t - {t_0}} \right]} \right]\]
Trong đó:
+ ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC [thường ở 20oC]
+ ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
+ α là hệ số nhiệt điện trở [K-1]
- Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.
III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
- Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0oK điện trở của kim loại sạch đều rất bé.
- Một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
- Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn:
+ Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
+ Dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa.
IV. Hiện tượng nhiệt điện
- Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại còn cho thấy, nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của êlectron sẽ làm cho một phần êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng sẽ tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm.
- Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế nào đấy. Nếu lấy hai dây kim loại khác loại nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữa ở nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế ở đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, khiến trong mạch có một suất điện động ξ. ξ được gọi là suất điện động nhiệt điện, và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu và nhau gọi là cặp nhiệt điện:
ξ = αt[T1 – T2]
Trong đó:
+ T1 – T2 là hiệu nhiệt điện ở đầu nóng và đầu lạnh
+ αt là hệ số nhiệt điện động, phụ thuộc vào bản chất của hai loại vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện.
- Suất điện động nhiệt điện tuy nhỏ nhưng rất ổn định theo thời gian và điều kiện thí nghiệm, nên cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.
Sơ đồ tư duy về dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là gì ? Đây là câu hỏi nhận được rất nhiều sự quan tâm của khách hàng. Nắm bắt được vấn đề này, hôm nay điện nước Khánh Trung sẽ bật mí giúp bạn. Hãy theo dõi nhé!
Khái niệm dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do bị tác động bởi điện trường
Khi hai đầu của điện thế có sự chênh lệch trái ngược nhau sẻ tạo ra các dòng dịch chuyển mang hướng electron tự do ở trong chất liệu kim loại bất kì
Khi chuyển hướng, các hạt điện tích electron tự do va chạm với các ion ở nút mạng và truyền động năng qua chúng
Sự va chạm này gây ra điện trở cho dây dẫn kim loại, hệ số điện trở sẻ phụ thuộc vào nhiệt độ, độ tinh khiết của chất liệu đó, cụ thể khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất kim loại đó sẻ giảm theo
Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển của các hạt điện tích dương, chiều của dòng điện trong kim loại sẻ ngược chiều với các hạt electron tự do
Bản chất dòng điện trong kim loại là gì ?
– Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường
– Ở kim loại, những nguyên tử mất electron hóa trị sẽ biến thành ion dương. Các ion sẽ liên kết với nhau theo trật tự và tạo ra mạng tinh thể kim loại. Nếu nhiệt của ion mạnh, tinh thể sẽ mất trật tự.
– Electron hóa trị sẽ tách khỏi nguyên tử để trở thành electron tự do. Sau đó nó dịch chuyển hỗn loạn sinh ra khí electron tự do, những thành phần này sẽ chiếm toàn bộ thể tích khối kim loại mà không sản sinh ra bất kỳ dòng điện nào.
– Phần điện trường sẽ được sinh ra nhờ nguồn điện và đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường để tạo dòng điện.
– Điện trở kim loại có được là do mất trật tự mạng tinh thể, làm cản trở chuyển động electron tự do. Sự mất trật tự này là chuyển động nhiệt của các ion, méo mạng tinh thể sẽ biến dạng cơ học, nguyên tử lạ sẽ trà trộn vào kim loại.
– Những electron tự do là các hạt mang điện trong kim loại. Vì electron có mật độ cao vì thế nó dẫn điện khá tốt. Hầu hết các tính chất quan trọng của dòng điện trong kim loại sẽ được tổng hợp từ thuyết electron.
>>> Tóm lại dòng điện trong kim loại sẽ di dời theo hướng của electron tự do bởi tác dụng của điện trường.
Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Điện trở suất p của kim loại thường tăng theo nhiệt độ gần đúng ở hàm bậc nhất:
p = ρ0 [1 + α [ t – t0]]
Trong đó:
– ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC
– ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
– α là hệ số nhiệt điện trở [K-1]
Hệ số nhiệt điện trở ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn dựa vào độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.
Hiện tượng siêu dẫn
Nếu nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim sẽ cũng giảm theo. Tới 0ok, điện trở kim loại sạch sẽ cực nhỏ.
Trong một số kim loại và hợp kim, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn tc, điện trở suất sẽ giảm xuống bằng 0. Lúc này vật liệu đang ở trạng thái siêu dẫn.
Ứng dụng:
– Những từ trường mạnh sẽ tạo từ các cuộn dây siêu dẫn
– Dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng sẽ biến mất
Hiện tượng nhiệt dẫn
Khi hàn 2 đầu dây kim loại với nhau thì hiệu điện thế ở đầu nóng và đầu lạnh của mỗi dây sẽ khác nhau, ở mạch sẽ xuất hiện một suất điện động.
E = αT[ t1 – t2 ]
Trong đó:
– t1: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao [K]
– t2: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp [K]
– αT là hệ số nhiệt điện động [V/K]
Ứng dụng: Sản xuất cặp nhiệt điện nhằm đo nhiệt độ.
Theo thuyết Electron, khi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, chuyển động nhiệt Electron sẽ khiến một phần Electron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Lúc này đầu nóng sẽ tích điện dương và đầu lạnh tích điện âm.
Nếu ở đầu nóng và lạnh có hiệu điện thế và ta lấy 2 dây kim loại khác nhau để hàn hai đầu thì hiệu điện thế của 2 dây sẽ không giống nhau.
Tình trạng này khiến mạch trong có suất điện động ξ. ξ gọi là suất điện động nhiệt, cùng với đó là 2 dây dẫn hàn 2 đầu có tên là cặp nhiệt điện.
ξ = αt[T1 – T2]
Trong đó:
– T1 – T2: Hiệu nhiệt điện ở đầu nóng và đầu lạnh
– αt: Hệ số nhiệt điện động, dựa vào bản chất của hai loại vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện.
– Suất điện động nhiệt điện nhỏ nhưng vẫn hoạt động ổn định. Chính vì vậy, khi thí nghiệm, cặp nhiệt điện được sử dụng phổ biến để tính nhiệt độ.
Chắc hẳn qua những thông tin trên đã giúp bạn giải quyết được thắc mắc dòng điện trong kim loại là gì ? Hi vọng bài viết thật sự hữu ích với bạn. Chúc may mắn!