Chương III. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
Nội dung chính của chương III
1. Dòng điện trong kim loại
2. Dòng điện trong chất điện phân
3. Dòng điện trong chất khí
4. Dòng điện trong chân không
5. Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 13. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
Nội dung chính của bài:
I. Bản chất dòng điện trong kim loại
II. Sự phụ thuộc của điện trở suất
của kim loại vào nhiệt độ
III. Hiện tượng siêu dẫn
IV. Hiện tượng nhiệt điện

Dòng điện trong kim loại

I. Bản chất của dòng điện trong kim loại
1. Cấu trúc của kim loại
+ Kim loại có cấu trúc tinh thể
+ Nguyên tử kim loại có một vài electron bị
bứt ra trở thành ion dương ở nút mạng, các
electron bị bứt ra trên thành electron tự do
gọi là hạt tải điện chuyển động trong khoảng
không gian giữa các nút mạng

Kim loại có cấu trúc
như thế nào? Hạt
mang điện tự do
trong kim loại là gì?

Nguyên tử tại nút
mạng tinh thể

Proton

Electron trong nguyên tử

+ Khi chưa có điện trường các ion
dương ở nút mạng và các electron tự do
chuyển động nhiệt hỗn độn.
+ Nhiệt độ càng cao thì tốc độ chuyển
động hỗn độn càng cao

Khi chưa có điện
trường, các hạt
mạng điện tự do (hạt
tải điện) chuyển
động như thế nào?

Mô hình mạng tinh thể đồng

Mô phỏng chuyển động nhiệt của các electron trong kim loại

+ Khi có điện trường các electron tự do chịu tác
dụng của lực điện nên có thêm chuyển động có
hướng ngược chiều điện trường và sinh ra dòng
điện trong kim loại. Hạt tải điện trong kim loại
là electron tự do.
Vậy: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển rời
có hướng của các electron tự do dưới tác dụng
của điện trường
2. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
+ Trong tinh thể kim loại luôn có những chỗ nút
mạng bị sai lệch so với mô tả hình học của nó (sai vị
trí, có hạt lạ…) gọi là những chỗ mất trật tự của
mạng tinh thể.
+ Những chỗ mất trật tự của mạng tinh thể cản chở
chuyển động có hướng của các electron tự do, nghĩa
là cản trở dòng điện, hay kim loại có điện trở

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Điện trở của
vật
Khidẫn
có điện
kim
Bản chất của
trường,
loại là gì?
các
dòng điện
Nguyên
hạt tải điện
nhân
trong kim loại
chuyển
nào làmđộng
kim
như thế nào?
như
loạithế
có điện
nào?
trở?

+

-

-

II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim
loại vào nhiệt độ
1. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim
loại vào nhiệt độ.
+ Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của
kim loại cũng tăng và ngược lại
 = 0 [1 + (t – t0)
t0: Nhiệt độ ban đầu (0C)
t: Nhiệt độ xét (0C)
: Hệ số nhiệt điện trở (K-1)
0 : Điện trở suất ở nhiệt độ t0 (thường lấy
ở 200C)
: Điện trở suất ở nhiệt độ t (m)

Sự biến thiên điện trở suất
của đồng theo nhiệt độ

Điện trở suất của kim
loại phụ thuộc vào
nhiệt độ như thế nào?

2. Giải thích
Khi nhiệt độ tăng, các hạt cấu tạo nên
kim loại chuyển động nhiệt mạnh hơn,
nên mức độ mất trật tự của mạng tinh
thể cũng tăng, mức độ cản trở chuyển
động có hướng của các electron tự do
cũng tăng, nghĩa là mức độ cản trở
dòng điện tăng, hay điện trở của vật
dẫn tăng

Nguyên nhân của sự
phụ thuộc của điện
trở suất kim loại vào
nhiệt độ như thế nào?

Kim loại

ρo (Ω.m)

α (K-1)

Bạc

1,62.10-8

4,1.10-3

Bạch kim
(Platin)

10,6.10-8

3,9.10-3

Đồng

1,69.10-8

4,3.10-3

Nhôm

2,75.10-8

4,4.10-3

Sắt

9,68.10-8

6,5.10-3

Vônfam

5,25.10-8

4,5.10-3

Silic

0,25.104

-70.10-3

Điện trở suất của một số
kim loại ở 200C

III. Hiện tượng siêu dẫn
1. Hiện tượng
+ Khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của
kim loại cũng giảm
+ Đến một nhiệt độ nhất định thì điện trở
suất của kim loại giảm nhanh về 0
2. Khái niệm: Hiện tượng siêu dẫn là hiện
tượng điện trở suất của kim loại giảm
nhanh về 0 khi nhiệt độ giảm quá giá trị
TC nhất định

Khảo sát sự phụ thuộc của
điện trở kim loại vào nhiệt
độ, các nhà khoa học đã phát
hiện được hiện tượng này

Tem
p

R
()

8K

6K

0,1
6

4K

0,0
8

2K

0K

0

2 4

6

T(K)

+ Nhiệt độ mà điện trở suất của chất dẫn
điện giảm về 0 gọi là nhiệt độ tới hạn TC (0K)
+ Mỗi chất có một nhiệt độ tới hạn nhất định
3. Ý nghĩa:
+ Khi có hiện tượng siêu dẫn điện trở của
vật dẫn bằng 0: Tránh được sự toả nhiệt trên
dây truyền tải, giảm được hao phí khi truyền
tải và có nhiều ứng dụng quý trong khoa
học, công nghệ…
+ Khi có hiện tượng siêu dẫn khả năng dẫn
điện của vật dẫn tăng mạnh, giảm được khối
lượng dây, kích thước cột…
+ Nhiệt độ tới hạn TC của các chất đã tìm
được rất thấp, con người chưa thể chung
sống, chưa có giá trị nhiều

Tên vật liệu

Tc(K)

Nhôm
Thủy ngân
Chì
Thiếc
Kẽm
HgBa2Ca2Cu3O8

1,190K (-271,810C)
4,150K (-268,850C)
7,190K
3,720K
0,850K
1340K (-1390C)

Nhiệt độ tới hạn Tc của một số chất

Hiện tượng siêu
dẫn có ý nghĩa như
thế nào?

IV. Hiện tượng nhiệt điện
1. Cặp nhiệt điện (Pin nhiệt điện)
+ Cấu tạo: Gồm hai kim loại khác nhau
được tiếp xúc (hàn) với nhau ở hai đầu
+ Hoạt động:
Khi nhiệt độ hai chỗ tiếp xúc (mối hàn) bằng
nhau thì hiệu điện thế giữa hai chỗ tiếp xúc
bằng 0.
Khi nhiệt độ hai chỗ tiếp xúc khác nhau thì
hiệu điện thế giữa hai chỗ tiếp xúc khác 0.
Khi đó trong pin nhiệt điện có suất điện
động gọi là suất điện động nhiệt điện.

Cặp
Cặp nhiệt
nhiệt điện
điện hoạt
đượcđộng
cấu
tạo
như
như
thế
thế
nào?
nào?

o

-4

4

mA

Cặp nhiệt điện (Pin nhiệt điện)
-4

o

4

mA

Ngọn nến

Nước đá

2. Khái niệm: Hiện tượng nhiệt điện là hiện
tượng xuất hiện một suất điện động trong
mạch của một cặp nhiệt điện khi hai chỗ tiếp
xúc có nhiệt độ khác nhau

o

-4

4

mA

Cặp nhiệt điện (Pin nhiệt điện)
-4

o

4

mA

Chúng ta hiểu như
thế nào về hiện tượng
nhiệt điện?

Ngọn nến

Nước đá

Củng cố bài học
Câu 1: Tìm nhận định sai trong các câu sau
A. Kim loại có cấu trúc tinh thể, ion dương ở nút mạng, electron tự do chuyển
động trong khoảng không gian giữa các nút mạng
B. Hạt tải điện trong kim loại là proton
C. Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do
D. Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển rời có hướng của các
electron tự do dưới tác dụng của điện trường

Củng cố bài học
Câu 2: Tìm nhận định sai trong các câu sau
A. Điện trở suất của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng
B. Mỗi kim loại có một nhiệt độ tới hạn nhất định TC, khi nhiệt độ giảm xuống
dưới nhiệt độ tới hạn thì điện trở của kim loại giảm về 0
C. Đa số kim loại có trạng thái siêu dẫn ở nhiệt độ trên 00C
D. Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng xuất hiện một suất điện động trong
mạch của một cặp nhiệt điện khi hai chỗ tiếp xúc có nhiệt độ khác nhau

Nội dung tự học
1. Ôn tập nội dung bài đã học
+ Cấu trúc tinh thể của kim loại
+ Bản chất dòng điện trong kim loại
+ Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại
+ Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ
+ Hiện tượng siêu dẫn
+ Hiện tượng nhiệt điện
+ Làm các bài tập có liên quan trong SGK và tài liệu học tập
2. Chuẩn bị bài học tiếp theo:
Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân
+ Các nội dung chính của bài
+ Các nội dung đó như thế nào

Sự nghiệp học là vô hạn. Học ở bạn bè, thày cô,
những người xung quanh …
Học trong sách là con đường ngắn nhất và ít tốn
kém nhất