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
Câu trả lời của bạn
- Khối lượng Hiđrô thu được ở catot: m1 = \(\frac{1}{F}.\frac{A_{1}}{n_{1}}\).It = 0,1 g.
- Thể tích Hiđrô thu được ở catot: \(V_{1}=\frac{0,1}{2}.22400=1200cm^{3}\)
- Khối lượng ôxi thu được là: m2 = \(\frac{1}{F}.\frac{A_{2}}{n_{2}}\).It = 0,8 g.
- Thể tích ô xi thu được là: \(V_{2}=\frac{0,8}{32}.22400=560cm^{3}\)
Câu trả lời của bạn
Khi êlectron chuyển động trong điện trường thì dưới tác dụng của lực điện trường, êlectron sẽ nhận năng lượng có giá trị bằng \(W=\begin{vmatrix} q \end{vmatrix}Es\)
Giữa hai lần va chạm, êlectron chuyển động được quãng đường
\(s=\lambda \rightarrow E=\frac{W}{\begin{vmatrix} q \end{vmatrix}\lambda }=\frac{2,4.10^{-20}}{1,6.10^{-19}.5.10^{-6}}=0,3.10^{5}V/m\)
Câu trả lời của bạn
Khối lượng niken phủ lên tấm kim loại là: m = DSd = 13,35.10-4kg =1,335g.
Áp dụng công thức: \(m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}It\)
Cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân: \(I=\frac{mFn}{At}=\frac{1,335.96500.2}{58.1800}2,47A\)
Câu trả lời của bạn
Khối lượng kền phủ lên mặt tấm kim loại là: \(m=\frac{1}{F}\frac{A}{n}It\) = 1,64g = \(1,64.10^{-3}kg\)
Lớp kền này có bề dày là: \(h=\frac{m}{S.D}=\frac{1,64.10^{-3}}{120.10^{-4}.8,8.10^{3}}\)
h =1,55.10-5m.
Câu trả lời của bạn
Xét lượng khí hiđrô giải phóng ra ở catốt trong điều kiện tiêu chuẩn
Áp suất p0 =1 atm
Nhiệt độ T0 = 273K
Thể tích V0
Áp dụng phương trình trạng thái \(\frac{PV}{T}=\frac{P_{0}V_{0}}{T_{0}}\rightarrow V_{0}=\frac{PVT_{0}}{T_{0}}=0,91l\)
Vậy số mol của khí hiđrô thu được là \(n=\frac{V_{0}}{22,4}=0,041mol\)
Khối lượng hiđrô giải phóng ra ở điện cực m = n2 = 0,082g.
Vậy điện lượng chuyển qua bình điện phân
Áp dụng công thức: \(m=\frac{1}{96500}\frac{1}{1}q\rightarrow q=\frac{96500.0,082}{1}=7913C\)
Câu trả lời của bạn
Khi sáng bình thường: \(R_{d}=\frac{U_{d}^{2}}{P_{d}}=1210\Omega\)
Vì: \({R_d} = {R_0}\left( {1 + \alpha \left( {t - {t_0}} \right)} \right) \) \(\Rightarrow t = \frac{{{R_d}}}{{\alpha {R_0}}} - \frac{1}{\alpha } + {t_0} = {2020^0}C\)
Câu trả lời của bạn
Khi thắp sáng điện trở của bóng đèn là: Rđ = \(\frac{U_{d}^{2}}{P_{d}}=484\Omega\) Khi không thắp sáng điện trở của bóng đèn là:
\(R_{0}=\frac{R_{d}}{1+\alpha (t-t_{0})}=48,8\Omega\)
Câu trả lời của bạn
Điện trở của dây tóc ở \(25^{0}C\) \(R_{1}=\frac{U_{1}}{I_{1}}=2,5\Omega\)
Điện trở của dây tóc khi sáng bình thường: \(R_{2}=\frac{U_{2}}{I_{2}}=30\Omega\)
Vì: \(R_{2}=R_{1}(1+\alpha (t_{2}-t_{1}))\rightarrow t_{2}=\frac{R_{2}}{\alpha R_{1}}-\frac{1}{\alpha }+t_{1}=2644^{0}C\)
Câu trả lời của bạn
Khi sáng bình thường: \(R_{d}=\frac{U_{d}^{2}}{P_{d}}=242\Omega\)
Ở nhiệt độ 1000 C: \(R_{0}=\frac{R_{d}}{10,8}=22,4\Omega\)
Vì \({R_d} = {R_0}\left( {1 + \alpha \left( {t - {t_0}} \right)} \right)\) \(\Rightarrow \alpha = \frac{{{R_d}}}{{{R_0}\left( {t - {t_0}} \right)}} - \frac{1}{{t - {t_0}}} = 0,0041{K^{ - 1}}\)
Câu trả lời của bạn
Ta có: \(E=\alpha _{T}(T_{2}-T_{1})\rightarrow T_{2}=\frac{E}{\alpha _{T}}+T_{1}=1488^{0}K=1215^{0}C\)
Câu trả lời của bạn
Ta có: E = \(\alpha _{T}\)(T2 – T1) = 0,0195 V.
Câu trả lời của bạn
Xét trong khoảng thời gian ∆t, các êlectrôn dịch chuyển qua tiết diện S được một đoạn là ∆s = v.∆t.
=>Điện tích chuyển qua tiết diện S trong khoảng thời gian ∆t là: \(\Delta q=N.e=n_{0}.V.e=n_{0}.S.v.\Delta t.e\)
Do đó cường độ dòng điện là: \(I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=n_{0}.S.v.e\)
Thay số vào ta được:
Câu trả lời của bạn
Lực tĩnh điện đóng vai trò là lực hướng tâm : \(F=\frac{ke^{2}}{r^{2}} =m\frac{v^{2}}{r} \Rightarrow v=\sqrt{\frac{ke^{2}}{m.r}}\)
Thay số ta được v = 2,19.106 (m/s)
Chu kỳ quay của êlectrôn : \(T=\frac{2\pi .r}{v}=1,52.10^{-16}(s)\)
Cường độ dòng điện do êlectrôn quay tròn quanh hạt nhân nguyên tử Hiđrô : \(I=\frac{e}{T} = 1,05(mA)\)
Câu trả lời của bạn
Điện trở của dây tóc bóng đèn ở t = 250C khi đã sáng bình thường ở nhiệt độ t1 = 250C : \(R_{0}=\frac{U_{1}}{I_{1}}=\frac{0,01}{0,004}=2,5\Omega\)
Điện trở của dây tóc đèn ở t0 C khi đã sáng bình thường : \(R=\frac{U_{2}}{I_{2}}=\frac{120}{4}=30\Omega\)
Do điện trở suất của bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng tỉ lệ bậc nhất nên :
Câu trả lời của bạn
Do sự va chạm của các e với các ion dương ở các nút mạng
A. cùng hướng với điện trường ngoài
B. kết hợp chuyển động nhiệt và chuyển động có hướng
C. theo một phương duy nhất
D. hỗn loạn
Câu trả lời của bạn
Đáp án: B
kết hợp chuyển động nhiệt và chuyển động có hướng
A Không đổi
B Tăng đến vô cực
C Giảm đột ngột đến giá trị bằng không
D Giảm đột ngột đến giá trị khác không
Câu trả lời của bạn
Đáp án: C
Giảm đột ngột đến giá trị bằng không
A. Chỉ phụ thuộc hiệu nhiệt độ của hai mối hàn
B. Chỉ phụ thuộc diện tích tiếp xúc của hai mối hàn
C. Chỉ phụ thuộc bản chất của hai kim loại tiếp xúc
D. Phụ thuộc bản chất của hai kim loại tiếp xúc và hiệu nhiệt độ của hai mối hàn
Câu trả lời của bạn
Phụ thuộc bản chất của hai kim loại tiếp xúc và hiệu nhiệt độ của hai mối hàn
A Giảm đi.
B Không thay đổi.
C Tăng lên.
D Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.
Câu trả lời của bạn
Điện tở của dây kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ Rt = R0(1+ ỏt), với hệ số nhiệt điện trở ỏ > 0 nên khi nhiệt độ tăng thì điện trở của dây kim loại tăng.
Câu trả lời của bạn
Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do chuyển dời có hướng dưới tác dụng của điện trường ngoài (ngược chiều điện trường).
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *