Dòng điện trong kim loại

Người đăng: Bảo Long |

I> BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI:

- Trong kim loại, các nguyên tử bị mất êlectron hoá bị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Chuyển động nhiệt của các ion càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự

- Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với mật độ n không đổi (n = hằng số). 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

- Điện trường $+\overrightarrow{E}$ do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí êlectron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện

- Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của êlectron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở kim loại. Các loại mất trật tự thường gặp là chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể, sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại. ĐIện trở của kim loại rất nhạy cảm với các yếu tố trên.

- Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại cho thấy hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt. Nhiều tính chất khác của dòng điện trong kim loại cũng có thể suy ra từ thuyết này

- Vậy, dòng điện trong kim loại là chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường

II> SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ:

- Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng, làm cho điện trở của kim loại tăng. Chứng tỏ, điện trở suất p của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất.

p = p₀ [1 + α(t – t₀ )]

- Trong đó p₀ là điện trở suất ở t⁰C ( thường lấy 20⁰C); α là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị đo là K^-1

III> ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP VÀ HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN:

- Khi nhiệt độ càng giảm, mạng tinh thể càng bớt mất trật tự nên sự cản trở của nó đến chuyển động của các electron càng ít, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0 K, điện trở của các kim loại sạch đều rất bé.

- Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến = 0 khi nhiệt độ T ≤ T_c

_{IV> HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN:}
_{- Cặp nhiệt điện là 2 dây kim loại khác bản chất, 2 đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ 2 mối hàn}T_1, T₂_{khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện} ξ = αt(T₁ – T₂), α_T là hệ số nhiệt điện động.