Bài 13. Dòng điện trong kim loại

DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Ch­¬ng III : DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG  Dßng i n trong kim lo i.đ ệ ạ  Dßng i n trong chÊt i n ph©nđ ệ đ ệ  Dßng i n trong chÊt khÝ.đ ệ  Dßng i n trong ch©n kh«ng.đ ệ  Dßng i n trong chÊt b¸n dÉnđ ệ . DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I : Bản chất của dòng điện trong kim loại. - Nội dung về thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại. - Bản chất dòng điện trong kim loại. II : Sự phụ thuộc của điện 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 . DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 1. Các nguyên tử bị mất êlectron hoá trị thành các ion dương. Các ion dương liên kết trật tự tạo nên mạng tinh thể. Chuyển động nhiệt của các ion càng cao, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự. I : Bản chất của dòng điện trong kim loại. A. Nội dung thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại. Em hãy nêu các đặc điểm về điện của kim loại ? DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Ion Electron tự do  Trong nguyên tử kim loại, các êlectron hoá trị tách ra khỏi nguyên tử và trở thành electron tự do chuyển động trong kim loại,  Các nguyên tử mất đi electron trở thành Ion dương dao động nhiệt tại nút mạng tinh thể. Electron trong nguyên tử Nguyên tử tại nút mạng tinh thể Proton DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 2. Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với mật độ không đổi chuyển động hỗn loạn thành khí êlectron choán toàn bộ kim loại nhưng chưa tạo thành dòng điện. Mô hình sợi dây kim loại và các Electron tự do bên trong 3. Khi đặt một điện trường ngoài vào kim loại : Lực điện sẽ tác dụng làm các êlectron chuyển động ngược chiều điện trường, tạo thành dòng điện. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Ion Nút mạng tinh thể Em hãy cho biết nguyên nhân gây ra điện trở ở kim loại là gì ? 4. Do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các êlectron tự do, sự méo mạng do biến dạng cơ, và các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Nhận định nào sau là đúng về dòng điện trong kim loại ? A. Là dòng chuyển dời có hướng của các êletron của nguyên tử. B. Là dòng chuyển dời có hướng của các êletron tự do dưới tác dụng của điện trường. C. Là dòng chuyển dời có hướng của các êletron tự do và các ion dương dưới tác dụng của điện trường. D. Là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương dưới tác dụng của điện trường. I : Bản chất của dòng điện trong kim loại : B. Bản chất của dòng điện trong kim loại : Là dòng chuyển dời có hướng của các êletron tự do dưới tác dụng của điện trường. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI ρ = ρ 0 [1+ α (t – t 0 )] Với ρ 0 là điện trở suất ở t0C (th­êng ë 20®é) Hệ số nhiệt điện trở α phụ thuộc: + Bản chất kim loại + Nhiệt độ + Độ sạch của kim loại + Chế độ gia công vật liệu Em h·y cho biÕt sù phô thuéc cña ®iÖn trë suÊt cña kim lo¹i theo nhiÖt ®é? II : Sự THUYẾT TRÌNH: TỔ III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Tem p ρ( Ω.m 8K 6K 4K 2K T( K ) 0K III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Điện trở kim loại nhiệt độ thấp Khi độ giảm → mạng Điện trởnhiệt suất thay đổi thể nhiệt bớt tự → cản tinh độ trật giảm? trở đến chuyển động electron → điện trở suất kim loại giảm III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Điện trở kim loại nhiệt độ thấp Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất kim loại giảm liên tục Nhiệt độ gần K điện trở kim loại bé III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Hiện tượng siêu dẫn Nămsiêu 1911 nhà người Hà số kim loại (hợp - Hiện tượng dẫn vật hiệnlí tượng Lan Heike Kamerlingh Onnesxuống kim) có điện trở suất đột ngột giảm pháthơn hiệnmột nhiệt độ thấp nhiệttượng độ tớisiêu hạn (T < Tc) dẫn Nhiệt độ giới hạn số chất siêu dẫn Tên vật liệu Tc(K) Nhôm 1,19 Thủy ngân 4,15 Chì 7,19 Thiếc 3,72 Kẽm 0,85 HgBa2Ca2Cu3O8 134 Ứng dụng thành công lớn chất siêu dẫn lĩnh vực giao thông, cụ thể tàu “lướt” đệm từ trường Vào tháng 12 năm 2003, tàu Yamanashi MLX01 thử nghiệm với vận tốc 581km/giờ Máy gia tốc lớn giới, dài 27 km, đường kính 3,8 m; sâu 100m Chụp cộng hưởng từ (MRI) kỹ thuật chẩn đoán y khoa tạo hình ảnh giải phẫu thể nhờ sử dụng từ trường sóng radio Phương pháp không sử dụng tia X an toàn cho bệnh nhân • Máy quét MRI dùng y học Đoàn Thu Hằng Trương Hà Phương Hoàng Thị Hiên Trịnh Văn Sơn Vũ Thu Huyền (TV thuyết trình) Trịnh Tất Đức Trần Ngọc Hải Trần Mạnh Tú Vũ Kim Tuân 10.Lê Thị Ngà 11.Đào Công Nhật TV: Thành viên Giáo án Vật Lý 11-Cơ bản; Giáo viên: Nguyễn Vũ Cờng. Năm học 2007-2008 Page: Tuần13-Tiết25; Ngày soạn: I.Mục tiêu 1/ Kiến thức: - Nêu đợc tính chất điện chung của các kim loại, sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ - Nêu đợc nội dung của thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại, và công thức tính điện trở suất của kim loại.Nêu đợc cấp độ lớn của các đại lợng đã nói trong thuyết này 2/ Kỹ năng: - Giải thích đợc một cách định tính các tính chất điện chung của kim loại dựa trên thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại. II.Chuẩn bị: 1/ Giáo viên: - Thí nghiệm về cặp nhiệt điện bất kì - Mô hình mạng tinh thể 13.1(74) - Các câu hỏi trắc nghiệm củng cố bài,và hớng dẫn học sinh tìm hiểu bài 2/ Học sinh: - Đọc trớc bài ở nhà - Xem lại SGK lớp 9 về tính dẫn điện trong kim loại - Xem lại bài định luật Ôm II. Tổ chức hoạt động dậy và học A.Hoạt động đầu giờ( Time:05 min ) 1/ ổ n định tổ chức lớp: Lớp Ngày dạy Sĩ số Học sinh nghỉ 11 H 2/ Hoạt động vào bài: - ở các bài trớc ta đã biết về dòng điện trong kim loại là dòng êlectron chuyển động có hớng Nhng kim loại gồm hạt nhân và các êlectron quay xung quanh hạt nhân, Vậy các êlectron trong kim loại có đặc điểm gì nó có ảnh hởng đến tính chất của dòng điện trong kim loại hay không? Để trả lời câu hỏi này ta vào bài mới B.Bài mới ( Time :30 min ) Time Hớng dẫn của Giáo viên Hoạt động của học sinh 15 1. Hoạt động 1:Tìm hiểu bản chất dòng điện trong kim loại (Nội dung thuyết êlectron) * (1?) Nêu các đặc điểm về điện của kim loại? * ( 2?) Khi đặt điện trờng ngoài vào khối kim loại thì hiện tợng gì xảy ra? * ( 3?) Giải thích hiện tợng điện trở trong kim loại? * (4?) Giải thích hiện tợng tỏa nhiệt ở kim loại? * ( 5?) Nêu bản chất dòng điện trong kim loại, - TL1: + Các ng.tử bị mất e trở thành iôn d- ơng,các iôn dơng liên kết tạo thành mạng tinh thể.Mạng tinh thể có mức bền vững tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. + Các e hóa trị tách khỏi ng.tử trở thành e tự do với mật độ không đổi,các e tự do chuyển động hỗn loạn trong khối kim loại. - TL2: + Khi đặt điện trờng ngoài vào khối kim loại thì lực điện trờng sẽ tác dụng lên các e tự do làm chúng chuyển động ngợc chiều điện trờng tạo thành dòng điện trong kim loại. -TL3: + Là do sự mất trật tự của mạng tinh thể làm cản trở lại chuyển động có hớng của các e tự do, đây là nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại. -TL4: + Các e khi va chạm với nút mạng tinh Chơng III- dòng điện trong các môi trờng Bài 13: Dòng điện trong CHAØO M NG QUÍ THAÀY Ừ CO N V I L P 11AĐẾ Ớ Ớ 2 TRƯỜNG THPT HỒNG NGỰ 3 TỔ: LÝ – TIN – CÔNG NGHỆ CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất dòng điện trong các môi trườngt='_blank' alt='tóm tắt bản chất dòng điện trong các môi trường' title='tóm tắt bản chất dòng điện trong các môi trường'>DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất dòng điện trong các môi trường'_blank' alt='so sánh bản chất dòng điện trong các môi trường' title='so sánh bản chất dòng điện trong các môi trường'>DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất điện phân, chân không, không khí, bán dẫn. Ứng dụng của dòng điện trong các môi trường. Vì sao kim loại được chọn làm dây dẫn điện? Hãy quan sát hình ảnh sau: Bản chất dòng điện trong kim loại là gì? 1. Các tính chất điện của kim loại. 2. Electron tự do trong kim loại. 3. Giải thích tính chất điện của kim loại. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI A VÔN KẾ NGUỒN 12V AMPE KẾ ĐÈN Thí nghiệm về tính chất điện của kim loại. Vấn đề 1: Tính chất điện của kim loại U (V) I (A) R = U/I BẢNG SỐ LIỆU: Từ bảng số liệu trên em rút ra được kết luận gì về tính chất điện của kim loại? Vấn đề 1: Tính chất điện của kim loại - Kim loại là chất dẫn điện tốt. - Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm, nếu nhiệt độ được giữ không đổi. - Dòng điện chạy qua đây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt. - Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. ρ=ρ 0 (1+α(t-t 0 )) α là hệ số nhiệt điện trở (K -1 ) Vấn đề 1: Tính chất điện của kim loại Vấn đề 2: Êlectron tự do trong kim loại Hạt mang điện tự do trong kim loại là hạt nào, do đâu mà có? Hạt mang điện tự do trong kim loại là các êlectron tự do được tạo ra khi các nguyên tử kim loại liên kết tạo thành mạng tinh thể. + - - - - - - - - - - + + ++ + + Hãy quan sát chuyển động của êlectron tự do trong một đoạn dây dẫn kim loại khi chưa có điện trường ngoài. Khi chưa có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động như thế nào, có dòng điện trong đoạn dây dẫn trên không? Khi chưa có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động hỗn loạn, không có dòng điện trong kim loại. Vấn đề 2: Êlectron tự do trong kim loại E Khi có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động như thế nào, có dòng điện trong đoạn dây dẫn trên không? Khi có điện trường ngoài các êlectron tự do trong kim loại chuyển động có hướng, ngược chiều điện trường tạo thành dòng điện trong kim loại. Vậy bản chất dòng điện trong kim loại là gì? Vấn đề 3: Giải thích tính chất điện của kim loại. Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do ngược chiều điện trường. [...]... làmđiện chạynăng của kim loại Vì vậy dây tăng nội qua? dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua BẰNG TRẮC NGHIỆM Câu 3: GIAÙO AÙN VAÄT GIAÙO AÙN VAÄT LYÙ LÔÙP 10 LYÙ LÔÙP 10 BAỉI 36: BAỉI 36: DOỉNG ẹIEN DOỉNG ẹIEN TRONG KIM TRONG KIM LOAẽI LOAẽI VẤN ĐỀ1: Tại sao người ta dùng kim loại để làm dây dẫn điện? Nhắc lại cấu trúc kim Nhắc lại cấu trúc kim loại? loại? tinh thể kim cương tinh thể muối ăn I>CẤU TRÚC CỦA TINH I>CẤU TRÚC CỦA TINH THỂ KIM LOẠI THỂ KIM LOẠI Trong tinh thể kim loại c Trong tinh thể kim loại c ó ó : :  Ion dương dao động quanh vò trí cân Ion dương dao động quanh vò trí cân bằng tại các nút mạng. bằng tại các nút mạng.  Các electron tự do chuyển động Các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn trong mạng tinh thể nhiệt hỗn loạn trong mạng tinh thể VẤN ĐỀ2: Bản chất dòng điện trong kim loại? II>Bản chất của II>Bản chất của dòng điện trong kim dòng điện trong kim loại loại  Trong kim loại có các electron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn.  Khi không có điện trường các electron chuyển động nhiệt hỗn loạn  Khi có điện trường trong kim loại,các electron tự do ngoài chuyển động nhiệt hỗn loạn còn chòu tác dụng của lực điên trường nên dòch chuyển có hướng ngược chiều điện trường. Kết luận: Dòng điện trong kim loại là dòng electron tự do chuyển động có hướng III/Giaỷi thớch nguyeõn III/Giaỷi thớch nguyeõn nhaõn gaõy ra ủieọn trụỷ nhaõn gaõy ra ủieọn trụỷ [...]...Nhìn vào cấu trúc kim loại, hãy dự đoán,yếu tố cản trở dòng điện?  Do sự va chạm của các electron tự do với các ion dương của mạng tinh thể kim loạigây ra điện trở của kim loại  Các kim loại khác nhau có cấu trúc khác nhau và mật độ electron tự do khác nhau nên có điện trở suất khác nhau HẾT CHương III. Dòng điện trong các môi trường Bài 17. dòng điện trong kim loại I. Mục tiêu. 1/. Kiến thức: - Nêu được tính chất điện của kim loại, trinh bầy được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. - Hiểu được sự có mặt của các electron tự do trong kim loại. Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại để giai thích một cách định tính các tính chất dẫn điện của kim loại. 2/. Kĩ nang: - Giai thích được tính chất điện của kim loại trên cơ sở thuyết electron tự do trong kim loại. 3./Tư duy: Phát triên tư duy trừu tượng, tư duy logic cho học sinh 4./Thái độ: Yêu khoa học bộ môn II. Chuẩn bị. 1/. Giáo viên: - Giáo án điện tử (phần mềm dòng điện trong kim loại) - Phiếu trắc nghiệm 1, 2, (củng cố). 2/. Học sinh: - Ban chất dòng điện trong kim loại - Cấu trúc mạng tinh thể chất rắn - Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch - Công thức liên hệ điện trở R, ,l,S - đường đặc trưng Vôn - Am pe của đoạn mạch. Tr­êng THPT H÷u Lòng THCS:Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng cña các êlectron tự do KiÓm tra bµi cò :Em h·y cho biÕt b¶n chÊt dßng ®iÖn trong kim lo¹i ? FF Khi bật công tắc đèn điện ta thấy ngay lập tức đèn sáng phải chăng các elec tron chuyển động với vận tốc rất lớn từ nguồn điện tới đèn ? K  Bµi 17 dßng ®iÖn trong kim lo¹i 1 . C¸c tÝnh chÊt ®iÖn cña kim lo¹i 2. electron tù do trong kim lo¹i 3. Gi¶i thÝch tÝnh chÊt ®iÖn cña kim lo¹i I-TíNH CHấT ĐIệN CủA KIM LOạI PHIếU HọC TậP 1 Em hãy chọn phương án đúng , phương án sai? 1. Kim loại là chất dẫn điện tốt 2. Sắt dẫn điện tốt của đồng 3. vận tốc trung binh của chuyển động nhiệt của các hạt cõ 10 -1 m/s 4. điện trở suất của kim loại tang theo hàm bậc nhất đối với nhiệt độ 5. Nguyên tử mất e trở thành ion (+) 6. Cường độ dòng điện trong kim loại tuân theo đúng định luật ôm nếu nhiệt độ của dây kim loại không thay đổi 7. định luật ôm cho đoạn mạch U = 8. Dây kim loại đồng chất hinh trụ: 9 . Khi có dòng điện chạy qua thi dây dẫn kim loại nóng lên !0. đường đặc trưng Vôn ampe của một đoạn mạch là một đương cong S l R . = R I Như vậy: I-TíNH CHấT ĐIệN CủA KIM LOạI 1 KIM LOạI Là CHấT DẫN ĐIệN TốT ( Độ dẫn suất lớn ) 2. ĐIệN TRở SUấT CủA KIM LOạI TĂNG THEO NHIệT Độ Trong đó: - 0 : điện trở suất ở t 0 - : điện trở suất ở t - : hệ số nhiệt điện trở (K -1 ) ( >0) 3. DòNG ĐIệN TRONG KIM LOạI TUÂN THEO ĐịNH LUậT ÔM Nêú nhiệt độ kim loại không đổi 4. DòNG ĐIệN CHạY QUA DÂY DẫN KIMLOạI Có TáC DụNG NHIệT ( ) [ ] 00 1 tt += Theo dõi bảng 17.1 trả lời C2 Kim loại Bac đồng Nhôm Săt Von fram Con stantan . ).( 0 m )( 1 K 8 10.62,1 8 10.69,1 8 10.75,2 8 10.68,9 8 10.25,5 8 10.21,5 3 10.1,4 3 10.3,4 3 10.4,4 3 10.5,6 3 10.5,4 3 10.01,0 TL:theo bảng 17.1 thấyConstantan có hệ số nhiệt nhỏ. Vì vậy nên dùng Con ... VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Điện trở kim loại nhiệt độ thấp Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất kim loại giảm liên tục Nhiệt độ gần K điện trở kim loại bé III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ...III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Tem p ρ( Ω.m 8K 6K 4K 2K T( K ) 0K III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Điện trở kim loại nhiệt... thấp Khi độ giảm → mạng Điện trởnhiệt suất thay đổi thể nhiệt bớt tự → cản tinh độ trật giảm? trở đến chuyển động electron → điện trở suất kim loại giảm III ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP