Ta biết dòng điện trong kim loại là dòng các electron chuyển động có hướng. Vậy các electron trong kim loại có đặc điểm gì và nó chi phối tính chất của dòng điện trong kim loại ra sao?
Đó cũng là nội dung chính của bài học hôm nay, mời các em cùng theo dõi nội dung Bài 13: Dòng điện trong kim loại để trả lời cho câu hỏi trên nhé. Chúc các em học tốt !
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại. Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng.
Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào.
Điện trường \(\,\overrightarrow E \) do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện.
Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt.
Vậy, Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường
Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200 C
Điện trở suất \(\rho \) của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất :
\(\rho = {\rho _0}\left[ {1{\rm{ }} + \alpha \left( {t{\rm{ }} - {\rm{ }}{t_0}} \right)} \right]\)
Trong đó:
\({\rho _0}\) : là điện trở suất ở nhiệt độ \({t^0}C\) ( thường ở \({20^0}C\))
\(\rho \) : là điện trở suất ở nhiêt độ \({t^0}C\)
\(\alpha \) : Hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K-1 phụ thuộc:
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
Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần \({0^0}K\) , điện trở của kim loại sạch đều rất bé.
Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.
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.
Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
Trong tương lai dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa
Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, trong mạch có một suất điện động E. E gọi là suất điện động nhiệt điện, và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện.
Suất điện động nhiệt điện :
\(E = {a_T}\left( {{T_1}--{\rm{ }}{T_2}} \right)\)
Trong đó:
T1 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)
T2 : nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
\({{\rm{\alpha }}_{\rm{T}}}\): : hệ số nhiệt điện động (V/K)
Cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.
Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng
Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong hai đầu cặp.
B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đầu cặp.
C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp.
Chọn đáp án C.
Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ hai đầu cặp.
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
A. Điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp.
B. Điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.
C. Điện trở của vật dẫn giảm xuống rất nhỏ khi nhiệt độ của nó đạt giá trị đủ cao.
D. Điện trở của vật dẫn bằng không khi nhiệt độ bằng 0(K).
Chọn đáp án B
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.
Một bóng đèn 220V - 100W khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc đèn là 20000C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường là 200C và dây tóc đèn làm bằng vonfram.
Điện trở của bóng đèn khi sáng bình thường (2000°C):
\(R=\frac{U^2}{P}=\frac{220^2}{100}=484\Omega\)
Từ công thức: \(R=R_0\left [ 1+\alpha (t-t_0) \right ]\) ta suy ra điện trở của bóng đèn khi ở nhiệt độ môi trường 200C
\(R_0=\frac{R}{\left [ 1+\alpha (t-t-0) \right ]}\)\(=\frac{484}{\left [ 1+4,5.10^{-3}(2000-20) \right ]}=48,4\Omega\)
Để mắc đường dây tải điện từ điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là \(8 900 kg/m^3\), của nhôm là \(2 700 kg/m^3\).
Vì R không đổi, suy ra:
(l = AB, S là tiết diện dây, p* là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn).
Khối lượng dây:
\(\begin{array}{l}
{m_{Cu}} = {\rm{ }}{p_{Cu}}.{S_{Cu}}.l\\
{m_A}_l = {\rm{ }}{p_{Al}}.{S_{Al}}.l
\end{array}\)
(p là khối lượng riêng của vật liệu làm dây dẫn).
Suy ra: \({m_{Al}} = 490{\rm{ }}kg\)
Qua bài giảng Dòng điện trong kim loại này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Nắm được tính chất điện chung của các kim loại, bản chất của dòng điện trong kim loại thông qua thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại
Hiểu được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì? Hiện tượng nhiệt điện là gì?
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 13 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một bóng đèn 220 V - 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệtđộ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 200C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 . Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệtđiện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 13để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 9 trang 78 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 13.1 trang 33 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.2 trang 33 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.3 trang 33 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.4 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.5 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.6 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.7 trang 34 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.8 trang 35 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.9 trang 35 SBT Vật lý 11
Bài tập 13.10 trang 35 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Một bóng đèn 220 V - 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệtđộ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 200C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 . Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệtđiện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
Dây tóc của bóng đèn 220 V - 200 W khi sáng bình thường ở nhiệt độ 25000 C có điện trởlớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 1000 C. Tìm hệ số nhiệt điện trở và điện trở R0 của dây tóc ở 1000C.
Ở nhiệt độ \({t_{1}} = {25^0}C\) , hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U1 = 20 mV thì cường độdòng điện qua đèn là I1 = 8 mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U2 = 240 V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8 A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường. Biết hệ số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là \(\alpha =4,2.10^{-3}K^{-1}\)
Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào
Để mắc đường dây tải điện từ điểm A đến địa điểm B, ta cần 1000 kg dây đồng. Muốn thay dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là \(8 900 kg/m^3\), của nhôm là \(2 700 kg/m^3\).
Khối lượng mol nguyên tử của đồng là \(64.10^{-3} kg/mol\) . Khối lwọng riêng của đồng là \(8,9.10^{3} kg/m^3\). Biết rằng mỗi nguyên tử đồng đóng góp 1 êlectron dẫn .Tính mật độ êlectron tự do trong đồng
Phát biểu nào là chính xác: Các kim loại đều:
Một mối hàn của cặp nhiệt điện nhúng vào nước đá đang tan, mối hàn kia được nhúng vào hơi nước sôi. Dùng milivôn kế đo được suất nhiệt điện động của cặp nhiệt điện là 4,25 mV. Tính hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện đó.
Cặp nhiệt điện sắt - constantan có hệ số nhiệt điện động là 52 μV/K và điện trở trong r = 0,5 Ω. Nối cặp nhiệt điện này với điện kế G có điện trở trong là 20 Ω. Đặt một mối hàn của cặp nhiệt điện này trong không khí ở 200C và nhúng mối hàn thứ hai vào trong lò điện có nhiệt độ 6200C. Xác định cường độ dòng điện chạy qua điện kế G.
Khi "Khảo sát hiện tượng nhiệt điện", các kết quả đo giá trị suất điện động nhiệt điện E và hiệu nhiệt độ (T1 - T2) tương ứng giữa hai mối hàn của cặp nhiệt điện sắt - constantan được ghi trong bảng số liệu dưới đây :
T1 – T2 (K) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
E (mV) | 0 | 0,52 | 1,05 | 1,56 | 2,07 | 2,62 | 3,10 | 3,64 |
Dựa vào bảng số liệu này, hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của suất điện động nhiệt điện vào hiệu nhiệt độ giữa hai mối hàn của cặp nhiệt điện sắt - constantan được khảo sát ở trên, từ đó xác định hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt này.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
A tăng đến vô cùng.
B không thay đổi.
C giảm tỉ lệ với nhiệt độ.
D giảm đến 0.
Câu trả lời của bạn
Trong hiện tượng siêu dẫn, khi nhiệt độ của vật dẫn giảm xuống dưới nhiệt độ tới hạn Tc nào đó thì điện trở của vật dẫn sẽ giảm đến 0.
Câu trả lời của bạn
Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của dây dẫn giảm đột ngột xuống bằng 0.
A nhiệt độ và bản chất của vật dẫn.
B chiều dài và tiết diện của vật dẫn.
C chiều dài của vật dẫn.
D tiết diện của vật dẫn.
Câu trả lời của bạn
Đáp án A
+ Điện trở suất của vật dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của vật dẫn.
A Không đổi
B Tăng lên 2 lần
C giảm đi 4 lần
D tăng lên 4 lần
Câu trả lời của bạn
Ta có, điện trở của dây dẫn: \(R = \rho \frac{l}{S}\)
Khi tăng đồng thời chiều dài của dây (l) lên 2 lần và giảm tiết diện (S) đi 2 lần thì điện trở của dây kim loại tăng lên 4 lần
Chọn D
A giảm 4 lần
B giảm 2 lần
C tăng 2 lần
D tăng 4 lần
Câu trả lời của bạn
Ta có, điện trở của khối kim loại: \(R = \rho \frac{l}{S}\)
Lại có tiết diện \(S = \pi {r^2} = \pi \frac{{{d^2}}}{4}\)
Khi tăng đường kính (d) của khối kim loại lên 2 lần thì tiết diện S tăng 4 lần
Điện trở R giảm 4 lần
Chọn A
A các electron tự do chuyển động hỗn loạn
B trong quá trình chuyển động có hướng dưới tác dụng của điện trường, các electron va chạm với các ion ở nút mạng
C các ion ở nút mạng dao động sinh ra nhiệt làm xuất hiện trở suất.
D mật độ electron trong kim loại nhỏ
Câu trả lời của bạn
Nguyên nhân có điện trở trong kim loại là do trong quá trình chuyển động có hướng dưới tác dụng của điện trường, các electron va chạm với các ion ở nút mạng
Chọn B
A các êlectron của nguyên tử
B êlectron ở lớp trong cùng của nguyên tử
C các êlectron hóa trị đã bay tụ do ra khỏi tinh thể
D các êlectron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể
Câu trả lời của bạn
Hạt tải điện trong kim loại là các êlectron hóa trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.
Chọn D
Câu trả lời của bạn
Điện tở của dây kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ Rt = R0(1+ αt), với hệ số nhiệt điện trở á > 0 nên khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây kim loại tăng.
Câu trả lời của bạn
Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion(+) khi va chạm.
A không đổi.
B tăng 2 lần.
C giảm 2 lần.
D chưa đủ dự kiện để xác định.
Câu trả lời của bạn
Điện trở suất của kim loại đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của kim loại đó, không phụ thuộc vào tiết diện hay kích thước kim loại đó.
Do đó khi thay đổi chiều dài kim loại thi điện trở suất không đổi.
Chọn A.
A E = 13,00mV.
B E = 13,58mV.
C E = 13,98mV.
D E = 13,78mV.
Câu trả lời của bạn
Đáp án: D
Áp dụng công thức E = αT(T2 – T1) = 13,78.10-3 V = 13,78mV.
A Có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn.
B Có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia.
C Có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn.
D Không có hiện tượng gì xảy ra.
Câu trả lời của bạn
Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn.
a) Điện trở R0 của dây tóc bóng đèn ở nhiệt độ 200C
b) Hệ số nhiệt điện trở.
Câu trả lời của bạn
a) Điện trở của đèn: Rđ = U2/P = 240Ω
Điện trở R0 của dây tóc bóng đèn ở nhiệt độ 200C: R0 = R/n = 24Ω
b) R = Ro[1+α(t-to)]
à 240 = 24(1+α.2480)
Vậy hệ số nhiệt điện trở: α = 3,63.10-3
A 6.1019 electron.
B 6.1018 electron.
C 6.1020 electron.
D 6.1017 electron
Câu trả lời của bạn
ta có
\(\begin{array}{l}
I = \frac{q}{t} \to q = I.t = {n_e}.\left| e \right|\\
\to {n_e} = \frac{{I.t}}{{\left| e \right|}} = \frac{{{{16.10}^{ - 3}}.60}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}}} = {6.10^{18}}
\end{array}\)
A. E = 13,00mV.
B. E = 13,58mV.
C. E = 13,98mV.
D. E = 13,78mV.
Câu trả lời của bạn
Áp dụng công thức E = αT(T2 – T1) = 13,78.10-3 V = 13,78mV.
A. 1250C
B. 3980K.
C. 1450C.
D. 4180K
Câu trả lời của bạn
Áp dụng công thức E = αT(T2 – T1)
A Kim loại là chất dẫn điện.
B Kim loại có điện trở suất khá lớn, lớn hơn 107 Ω.m
C Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.
D Cường độ dòng điện chạy qua dây kim loại tuân theo định luật Ôm khi nhiệt độ của dây kim loại thay đổi không đáng kể.
Câu trả lời của bạn
Phát biểu không đúng về tính chất dẫn điện của kim loại là: Kim loại có điện trở suất khá lớn, lớn hơn 107 Ω.m
Chọn B
Câu trả lời của bạn
Nước đá đang tan: T2 = 00C
Ta có : \(\xi = {\alpha _T}.\left( {{T_1} - {T_2}} \right) \Rightarrow {T_1} = \frac{\xi }{{{\alpha _T}}} + {T_2} = \frac{{10,{{03.10}^{ - 3}}}}{{42,{{5.10}^{ - 6}}}} + 0 = {236^0}C = 509K\)
Chọn D
A3,044.10-7Ω.m
B3,2.10-7Ω.m
C4,3.10-7Ω.m
D3,54.10-7Ω.m
Câu trả lời của bạn
Điện trở suất ở nhiệt độ t = 5000C là:
ρ = ρ0[1+α(t – t0)] = 10,6.10-8.[1+3,9.10-3(500 – 20)] = 3,044.10-7Ω.m
A 5 Ω.
B 10 Ω.
C 15 Ω.
D 20 Ω.
Câu trả lời của bạn
Từ đồ thị ta thấy, khi U=20V thì I=2A
Suy ra: \(R = \frac{U}{I} = \frac{{20}}{2} = 10{\rm{\Omega }}\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *