CHỦ ĐỀ III
DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
I. 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

1. Bản chất của dòng điện trong kim loại
a) Cấu trúc kim loại

-

+

+ +
+
-

-

Ion dương

•Trong kim loại, các nguyên tử bị mất êlectron hóa 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.

- Kim loại có cấu trúc mạng tinh thể: các nguyên tử được sắp xếp 1 cách
đều đặn theo 1 trật tự nhất định trong không gian.
- Electron ngoài cùng của nguyên tử dễ mất liên kết với hạt nhân, trở
thành electron tự do, nguyên tử trở thành ion dương dao động quanh vị trí
cân bằng.

Mô hình mạng tinh thể kim loại

b) Bản chất của dòng điện trong kim loại

Các êlectron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các êlectron tự do với
mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí
êlectron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra
dòng điện nào.
-

+
-

+
-

-

+

-

-

+

+

-

-

+

+

- Khi chưa có điện trường ngoài, e chuyển động hỗn loạn

- Khi có điện trường
ngoài, e chuyển
động ngược chiều
điện
trường
tạo
thành dòng điện.
Vậy dòng điện trong
kim loại là dòng
chuyển dời có
hướng của các
electron tự do dưới
tác dụng của điện
trường.

E

c) Nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại:

•Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động
của êlectron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của
kim loại.
+
+

+
+

+
+

+

+
+

+

+

+

+
+

+
+

+

+

+
+

do sự va chạm của e với ion + ở nút mạng.

2. Sự phụ thuộc của điện trở suất của
kim loại theo nhiệt độ
Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất của kim loại tăng.

ρ=ρ0[1+α(t-t0)]
Trong đó:
α : hệ số nhiệt điện trở (K-1)
ρ0 : điện trở suất của kim loại ở t0 (0C)
ρ : điện trở suất của kim loại ở t (0C)

* Hệ số nhiệt điện trở α của mỗi kim loại phụ
thuộc vào:
- Nhiệt độ
thiên
điện
- Độ sạch vàSự
chếbiến
độ gia
công
vậttrở
liệusuất
đó
của đồng theo nhiệt độ

(.m)

- Khi nhiệt độ càng giảm, điện trở suất
của kim loại cũng giảm liên tục.

3. Hiện tượng siêu dẫn (gt)
- Khi nhiệt độ giảm xuống
thấp (gần 0 K) điện trở của
kim loại đột ngột giảm mạnh.
- Khi nhiệt độ thấp hơn
một nhiệt độ tới hạn Tc
thì điện trở của một số kim
loại và một số chất giảmThế nào là hiện
xuống bằng 0.
tượng siêu dẫn?

- Nhiều tính chất khác như từ tính và nhiệt dung cũng thay đổi đột
ngột ở nhiệt độ này.Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang
trạng thái siêu dẫn.



Là hiện tượng điện trở suất của kim loại (hay hợp kim) đột ngột giảm xuống
khi nhiệt độ hạ xuống TC nào đó.

Tên vật liệu
Nhôm
Thủy ngân
Chì
Thiếc
Kẽm
HgBa2Ca2Cu3O8

Tc(K)
1,19
4,15
7,19
3,72
0,85
134

 Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn
Giá trị Tc phụ thuộc vào bản thân vật liệu.

Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2 (2G) có
chiều rộng 4cm (công ty American
Superconductor sản xuất).

Ứng dụng thành công lớn nhất
hiện nay của chất siêu dẫn là
trong lĩnh vực giao thông, cụ
thể là các con tàu có thể “lướt”
trên đệm từ trường. Vào tháng
12 năm 2003, tàu Yamanashi
MLX01 đã được thử nghiệm
với vận tốc 581km/giờ.

Nam châm siêu dẫn lớn nhất thế giới

Các bạn đã biết, muốn có dòng
điện phải có một hiệu điện thế
đặt vào hai đầu vật dẫn. Mà
muốn có hiệu điện thế cần phải
có một nguồn điện để tạo ra
hiệu điện thế đó.

Vậy, có cách nào tạo
ra hai đầu mạch kín
một hiệu điện thế mà
không cần đến một
nguồn điện hay
không?

xét thí nghiệm sau:
oo

Cu

mV

contantan

t1

H 2O

Khi t1= t2

Kim không lệch.

Khi t1 ≠ t2

→ kim bị lệch.

Cu

t2

4. Hiện tượng nhiệt điện (gt)
- Cặp nhiệt điện gồm hai dây dẫn có bản chất khác
nhau, hàn 2 đầu lại với nhau, nhiệt độ T1, T2 ở hai mối hàn
khác nhau.
- Hiện tượng tạo ra suất điện động nhiệt điện ở cặp
nhiệt điện gọi là hiện tượng nhiệt điện.
- Suất điện động nhiệt điện:
E α T (T1  T2 )
Trong đó
T1
: Nhiệt độ ở đầu nóng,

đơn vị: K
T2
: Nhiệt độ ở đầu lạnh,
đơn vị: K
T
: hệ số nhiệt điện
động, đơn vị: V.K–1

Cặp kim loại

T( V/K)

Platin – Platin pha rôđi

6,5

Sắt – Đồng

8,6

Sắt – Niken

32,4

Đồng – Constantan
Sắt – Constantan

40
50,4

Bảng một số cặp nhiệt điện thường dùng

Cặp nhiệt điện ứng
dụng trong nhiệt kế
điện tử

CỦNG CỐ
Câu 1: Hạt tải điện cơ bản trong kim loại là
A. Các electron tự do.
B. Các ion âm.
C. Các ion dương.
D. Các nguyên tử.

CỦNG CỐ
Câu 2: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ
A. Giảm đi.
B. Không thay đổi.
C. Tăng lên.
D. Tùy từng kim loại.

CỦNG CỐ
Câu 3: 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).

CỦNG CỐ
Câu 4: 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.

CỦNG CỐ
Câu 5: Ở 200C điện trở suất của bạc là 1,62.10- m
8
.
Biết hệ số nhiệt điện trở của bạc là 4,1.10-3 K-1.
Ở 330K thì điện trở suất của bạc là

m
m

B. 3,812.10-8

m
m

C. 1,866.10-8

m

A. 3,679.10-8

D. 1,753.10

-8

m

m


m
m