Dong dien trong cac moi truong

Mật độ hạt tải điện trong kim loại n rất lớn, vào cỡ mật độ nguyên tử kim lọai 1028/m3 vì thế kim loại dẫn điện rất tốt... Khi nhiệt độ không đổi, đọâ mất trật tự của tinh thể kim loại k[r]

Chöông V KÍNH CHAØO QUYÙ THAÀY COÂ VAØ CAÙC BAÏN LỊCH SỬ VỀ DÒNG ĐIỆN Từ năm 600 trước công nguyên người Hy Lạp cổ đã biết cọ xát hổ phách thì nó có thể hút mẩu giấy Cho đến trước năm 1672 chưa có tiến nào việc nghiên cứu điện Vào năm 1672 ông Otto Fon Gerryk để tay bên cạnh cầu lưu huỳnh quay đã nhận tích điện lớn Vào năm 1729 ông Stefan Grey đã tìm có số chất, đó có kim loại, có thể dẫn điện Những chất gọi là chất dẫn điện Ông ta phát chất khác thuỷ tinh, lưu huỳnh, hổ phách và sáp không dẫn điện Những chất đó gọi là chất cách điện Bước tiến việc nghiên cứu dòng điện là vào năm 1733 người Pháp có tên là Duy Phey tìm vật tích điện dương và vật tích điện âm, mặc dù ông cho đó là loại điện khác Bedzamin Franklin là người đầu tiên thử giải thích nào là dòng điện Theo ông tất các chất tự nhiên có chứa "chất lỏng điện" Khi chất va chạm vào thì số "chất lỏng" chất này bị lấy sang chất khác Ngày chúng ta nói "chất lỏng" cấu tạo từ điện tử mang điện tích âm Bộ môn khoa học nghiên cứu điện phát triển rầm rộ từ năm 1880 mà Alexandro Volta đã sáng chế pin Phát minh này đã mang đến cho loài người nguồn lượng thường xuyên và kéo theo nó tất phát minh quan trọng lĩnh vực này Doøng ñieän i ï a o l KKiim a o m l ïi CChhaaátátbbaaùnùnddaaãnãn CChhaaânânkkhhooâng âng CChhaaát kh át khíí n â A H P n ä e ân i A ñ H t á P a CChhaát ñieän Vật baùn dẫn transidos Mạch đñiện tử Bộ lọc vi sinh chaân khoâng Maùy coâ ñaëc chaân khoâng Ống chân không cực là thiết bị dùng để khuếch đại tín hiệu còn gọi là đèn điện tử Bạch kim Manganin Bạc Nhoâm Đồng Sắt Baøi 27: OÂN LAÏI BAØI CUÕ 1.Doøng ñieän laø gì? 2.Dòng điện kim loại là gì ? + Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng cuûa caùc haït mang ñieän tích + Dòng điện kim loại là dòng chuyển dời có hướng các electron tự NOÄI DUNG BAØI I.TÍNH CHẤT ĐIỆN CHUNG CỦA KIM LOẠI II THUYEÁT ELECTRON VEÀ TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA KIM LOẠI III GIAÛI THÍCH TÍNH CHAÁT ÑIEÄN CUÛA KIM LOẠI BẰNG THUYẾT ELECTRON TỰ DO Moät soá caâu hoûi Kim loại o(Ω.m)  (K-1) I TÍNH CHAÁT ÑIEÄN CHUNG CUÛ A KIM LOẠ -8 -3 I Baïc 1,26.10 4,1.10 Baïch kim • Những chất nào bảng bên là kim loại ? 10,6.10-8 Đồng 1,69.10-8 Manganin 48,2.10-8 Nhoâm 2,75.10-8 Saét 9,68.10-8 Voânfam 5,5.10-8 3,9.10-3 4,3.10-3 2.10-3 4,4.10-3 6,5.10-3 4,5.10-3 0: điện trở suất t0(0C) (thường là 200C)  :hệ số nhiệt điện trở Moät soá caâu hoûi • Độ lớn điện trở suất Kim loại o(Ω.m)  (K-1) kim loại nằm miền nào Baïc 1,26.10-8 4,1.10-3 vaø coù gioáng khoâng ? Baïch kim 10,6.10-8 3,9.10-3 Taïi sao? Đồng • Hệ số nhiệt điện trở laø gì vaø noù coù ñaëc ñieåm gì kim loại? • Manganin là hợp kim nhöng neáu xeùt tính chaát ñieän thì coù theå xem noù nhö kim loại không ? Tại sao? 1,69.10-8 Manganin 48,2.10-8 Nhoâm 2,75.10-8 Saét 9,68.10-8 Voânfam 5,5.10-8 4,3.10-3 2.10-3 4,4.10-3 6,5.10-3 4,5.10-3 0: điện trở suất t0(0C) (thường là 200C)  :hệ số nhiệt điện trở • Độ lớn điện trở suất kim loại nằm miền nào và có gioáng khoâng ? Taïi sao? Độ lớn điện trở suất kim loại nằm miền: 10-8 0  10-7 (Ω.m) Các kim loại khác có cấu trúc mạng tinh thể khác và mật độ electron tự khác Do đó, tác dụng ngăn cản chuyển động có hướng các electron tự kim loại khác Đó là lí khiến cho điện trở suất các kim loại khác thì khác • Hệ số nhiệt điện trở là gì và nó có đặc điểm gì kim loại? Hệ số nhiệt điện trở đặc trưng cho phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ Hệ số nhiệt điện trở kim loại luôn dương • Manganin là hợp kim xét tính chất điện thì có thể xem nó kim loại không ? Tại sao? Manganin là hợp kim đặc biệt có hệ số nhiệt điện trở nhỏ Hợp kim này dùng để chế tạo các cuộn dây điện trở chuẩn mà trị số điện trở không thay đổi quá trình sử dụng Do đó, xét tính chất điện thì ta có thể xem nó là kim loại vì nó dẫn điện tốt nhiệt độ taêng Độ lớn điện trở suất kim loại nằm miền: 10-8 0  10-7 (Ω.m) Hệ số nhiệt điện trở kim loại luôn dương Xeùt tính chaát ñieän thì ta coù theå xem Manganin laø kim loại vì nó dẫn điện tốt nhiệt độ taêng Nhaän xeùt: Kim loại là chất dẫn điện tốt + Trong kim loại có hạt nào mang điện, laïi noùi electron laø haït taûi ñieän? +Trong nguyên tử kim loại có hai loại hạt mang điện laø : caùc haït ion vaø caùc haït electron + Taïi coù teå keát luaän caùc electron daãn ñieän laø caùc electron tự do? +Coù theå keát luaän caùc electron daãn ñieän kim loại là các electron tự vì có các electron tự có thể di chuyển và mang theo điện tích Nhận xét :Hạt tải điện kim loại là haït electron Thí nghieäm kieåm tra doøng ñieän chaïy daây kim loại có tuân theo định luật Ohm hay không ? _ RV A V + K R _ Khi nhiệt độ điện trở R không đổi thì U = RI.Đồ thị có daïng nhö hình veõ: RV A V + K R I Doøng ñieän I tuaân theo ñònh luaät Ohm U _ Khi nhiệt độ điện trở R tăng thì đồ thị có dạng hình veõ: RV A V + K R I U Như điện trở kim loại tăng theo nhiệt độ Keát quaû thí nghieäm: R R0 1   (t  t0 ) Ta coù: l R  s Neân:  0 [1   (t  t0 )] Nhaän xeùt: Thí nghiệm chứng tỏ điện trở suất  kim loại phụ thuộc nhiệt độ theo hàm bậc nhất:  0 [1   (t  t0 )] Ngoài hệ số nhiệt điện trở  còn phụ thuộc vào độ và chế độ gia công vật liệu I TÍNH CHẤT ĐIỆN CHUNG CỦA KIM LOẠI 1.Hạt tải điện kim loại là electron 2.Khi nhiệt độ không đổi, dòng điện kim loại tuân theo định luật Ohm 3.Kim loại là chất dẫn điện tốt 4.Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ II Thuyết electron tính dẫn điện kim loại Noäi dung cuûa thuyeát electron veà tính daãn ñieän kim loại a/* Trong kim loại, các nguyên tử bị electron hoá trị trở thaønh caùc ion döông * Các ion dương liên kết với cách tuần hoàn, trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại * Điểm trật tự mạng tinh thể là điểm mà tính tuần hoàn và trật tự bị vi phạm b/* Các electron hoá trị(electron) sau tách khỏi nguyên tử chuyển động hỗn loạn tinh thể * Vận tốc u ≈ 106m/s và ít phụ thuộc vào nhiệt độ * Chuyển động này không sinh dòng điện c/* Chuyển động electron bị lệch hướng đến gần các chỗ trật tự cuûa maïng tinh theå Ta noùi electron va chạm vào các chỗ trật tự mạng tinh theå * Giữa hai lần va chạm liên tiếp, electron bay tự Thời gian bay tự trung bình và quãng đường bay tự trung bình  chúng phụ thuộc vào mức độ trật tự mạng tinh thể  + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +  d/Dưới tác dụng điện trường E màta đặt vào kim loại, các electron chịu lực tác  dụng F  eE lực tónh ñieän neân coù gia toác  eE a  m * Sau thời gian bay tự trung bình  electron nhận thêm vận tốc ngược chiều điện trường:   eE vtr  m vtr :goïi laø vaän toác troâi t càng dài thì vtr càng lớn nghĩa là electron càng linh động * Chuyển động trôi electron tạo dòng điện, song vtr << u neân vaän toác toång coäng cuûa electron xem nhö vaãn laø u e//* Hệ số tỉ lệ độ lớn vận tốc trôi vtr với cường độ điện trường E gọi là độ linh động µn electron: e n  m Độ linh động hạt tải điện là đại lượng vật lí có giá trị vận tốc trôi hạt tải điện điện trường 1V/m ñôn vò cuûa noù laø m2/V.s g//* Mỗi va chạm electron truyền lượng mà nó nhận từ điện trường quãng đường bay tự cho mạng tinh thể daïng nhieät II Thuyết electron tính dẫn điện kim loại Biểu thức điện dẫn suất  kim loại   enn   :điện trở suất e :ñieän tích nguyeân toá n :mật độ êlectrôn  :ñieän daãn suaát n :độ linh động CAÙC ÑÔN VÒ σ : (Ω.m) -1 hay simen e = 1,6.10 -19 C n : mật độ electron(electron/m3) µn : độ linh động (m2/V.s) III.Giải thích tính chất ñiện kim loại thuyết electron tự Mật độ hạt tải điện kim loại n lớn, vào cỡ mật độ nguyên tử kim lọai (1028/m3) vì kim loại dẫn điện tốt Khi nhiệt độ không đổi, đọâ trật tự tinh thể kim loại không đổi Vận tốc chuển động nhiệt hỗn loạn electron lớn so với vận tốc trôi nên không phụ thuộc cường độ điện trường E kết là độ linh động µn không đổi, tức là R =  số và không phụ thuộc cường độ điện trường Vì vậy, dòng điện kim loại tuân theo định luaät Ohm Khi nhiệt độ thấp, xấp xỉ độ không tuyệt đối, kim loại tinh khiết các ion xếp trật tự Hạt tải điện ít bị va chạm nên  lớn, điện trở suất kim loại trở nên nhoû Khi nhiệt độ tăng độ trật tự tinh thể tăng kéo theo  giảm, đó độ linh động giảm Kết là điện trở kim loại tăng theo nhiệt độ CAÙM ÔN QUYÙ THAÀY COÂ VAØ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý THEO DÕI