Dòng điện trong kim loại. L11.C3.P1.

DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Yêu cầu:

–         Nắm và giải thích được các tính chất điện trong kim loại.

–         Nắm được hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn.

–         Vận dụng được các công thức dòng điện trong kim loại.

Nội dung:

·        Các tính chất điện trong kim loại:

1. Kim loại là chất dẫn điện tốt.

2. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm.

3. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt.

4. Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.

·        Giải thích các tính chất điện trong kim loại:

1. Mật độ hạt tải điện (electron tự do) trong kim loại rất lớn (~ 10²⁸ m^-3) nên kim loại dẫn điện tốt.

2. Sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại đã cản trở chuyển động có hướng của các điện tử tự do. Đó là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại:

            Trong đó, l và S lần lượt là chiều dài và tiết diện của dây kim loại.

 là điện trở suất của kim loại; σ là điện dẫn suất.

3. Khi có dòng điện tức là các điện tử tự do chuyển động thành dòng trong kim loại. Khi chuyển động dòng, các điện tử này va chạm với mạng tinh thể chuyển một phần động năng thành năng lượng dao động của mạng tinh thể chính là nhiệt năng. Vì vậy, dây kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.

4. Khi nhiệt độ tăng, các nút mạng dao động càng mạnh, do đó càng cản trở chuyển động dòng của điện tử. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng:

5. Hiện tượng nhiệt điện: là hiện tượng tạo thành suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín gồm 2 vật dẫn khác nhau khi giữ 2 mối hàn ở 2 nhiệt độ khác nhau.

Suất điện động nhiệt điện:

            Trong đó,  là hệ số nhiệt điện động (đơn vị: μV/K).

            Ứng dụng: nhiệt điện kế, pin nhiệt điện…

6. Hiện tượng siêu dẫn: là hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ T_c nào đó, điện trở của kim loại giảm đột ngột đến giá trị bằng 0.

BÀI TẬP MINH HỌA

Một mối hàn của một cặp nhiệt điện có hệ số α_T = 65 μV/K được đặt trong không khí ở 20^oC, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 232^oC. Suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện khi đó bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Suất điện động nhiệt điện là:

ĐS: 13,78 mV