Dòng điện trong kim loại được ứng dụng rộng rãi vào đời sống qua dây dẫn điện, tạo từ trường…vậy bạn có biết chi tiết về khái niệm dòng điện trong kim loại là gì? Nó khác với dòng điện như thế nào? Những thông tin Mecsu đề cập trong bài sẽ giúp bạn giải đáp.
Dòng điện trong kim loại là gì? Thực chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời của các electron tự do có hướng trước sự tác động của điện trường.
Bên cạnh đó thì hệ số của nhiệt điện trở sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ gia công của vật liệu. Trong trường hợp nhiệt độ giảm đi thì điện trở suất của kim loại sẽ bị giảm một cách liên tục.
Sau khi đã tìm hiểu về dòng điện trong kim loại là gì thì những thông tin về bản chất sẽ giúp bạn hiểu chi tiết về tính chất sinh ra dòng điện này.
Các nguyên tử khối kim loại khi ở trạng thái mất electron thì sẽ chuyển hóa thành các ion dương. Các ion này sẽ liên kết với nhau và tạo nên một mạng tinh thể trong kim loại.
Khi mạng tinh thể này bị mất trật tự thì chuyển động của chúng càng mạnh. Còn các electron hóa trị sẽ trở thành các electron tự do hoạt động với mật độ không đổi [khí electron được sinh ra].
Lúc này thì dòng điện sẽ được sinh ra khi điện đường sinh ra. Sự đảo trộn trật tự của các tinh thể làm cản trở đến sự chuyển động của electron tự do. Hay có thể nói bản chất của dòng điện trong kim loại được sinh ra nếu có sự va chạm của các electron tự do và các ion dương.
Ngoài ra thì kim loại dẫn điện tốt vì mật độ của chúng rất cao, song song với đó thì tính chất khác của dòng điện cũng có thể được suy ra từ thuyết này.
Bạn thực hiện lấy 2 dây kim loại khác nhau, tiếp đến hàn 2 đầu lại, cho một mối hàn được giữ ở nhiệt độ cao, mối hàn còn lại sẽ được giữ với nhiệt độ thấp.
Lúc này hiệu điện thế giữa đầu nóng và lạnh ở từng dây sẽ có sự khác nhau, khi đó trong mạch sẽ xuất hiện suất điện động nhiệt điện.
Công thức cụ thể là:
E = αT[ t1 − t2 ]
Trong đó:
+ T1 – T2 chính là hiệu nhiệt điện ở 2 đầu nóng và lạnh
+ αT chính hệ số của nhiệt điện động
Dòng điện trong kim loại là gì? Dòng điện này có khác gì với dòng điện thông thường?
Theo định nghĩa đề cập ở trên thì dòng điện trong kim loại thể hiện dòng dịch chuyển có hướng từ các electron tự do. Còn dòng điện là các dòng hạt mang điện điện tích dương và điện tích âm tham gia vào quá trình dịch chuyển có hướng.
Điện trở suất kim loại [p] tăng theo nhiệt độ gần với hàm bậc nhất như sau:
Trong đó:
+ ρ0 chính là trị số của điện trở suất nhiệt độ t0oC [thường dao động ở mức 20oC]
+ ρ chính là điện trở suất ở nhiệt độ toC
+ α chính là ký hiệu của hệ số nhiệt điện trở [K-1]
Hệ số nhiệt điện trở α không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào chế độ gia công và độ sạch của vật liệu.
>>> Đọc thêm:
Những thông tin trên là các kiến thức xoay quanh dòng điện trong kim loại là gì và các công thức tính. Hy vọng rằng qua chia sẻ trên đây các bạn có thể hiểu rõ về khái niệm này và bổ sung được những kiến thức cần thiết.
Mecsu Blog
Dòng điện trong kim loại là gì?
Dòng điện trong kim loại là một bài tập vật lý học sinh lớp 11 thường gặp. Ta bắt gặp dòng điện trong kim loại được ứng dụng trực tiếp vào đời sống hàng ngày qua nhiệt kế; dây dẫn điện, tạo từ trường,… Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu sâu hơn về khái niệm này nhé!
- Kim loại là một chất dẫn điện tốt và có điện trở suất rất nhỏ. Dòng điện trong kim loại thực chất là sự dịch chuyển của các electron tự do.
- Dòng điện trong kim loại là gì? Chính là một dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do; dưới ảnh hưởng của điện trường. Hệ số của nhiệt điện trở không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ; mà nó còn phụ thuộc vào cả độ tinh khiết và chế độ gia công của vật liệu đó. Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại sẽ giảm liên tục.
Lưu ý : Bài viết chia sẻ thông tin, bên mình không kinh doanh mặt hàng này, vui lòng không gọi điện, zalo hỏi hàng ! Xin cảm ơn
Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì?
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại:
– Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương.
Hình 1.1. Mạng tinh thể tạo bởi các ion dương sắp xếp có trật tự và các electron tự do chuyển động hỗn loạn
+ 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 hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do.
– Điện trường 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 kim loại dẫn điện rất tốt.
⇒ Dòng điện trong kim loại là gì? Là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Điện trở suất [ρ] của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
ρ=ρ0[1+α[t−t0]]
Trong đó:
+ ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC [thường ở 20oC]
+ ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
+ α là hệ số nhiệt điện trở [K-1]
Hệ số nhiệt điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ; độ sạch và chế độ gia công của chính vật liệu đó.
Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
– Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 0oK điện trở của kim loại sạch đều rất bé.
– 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.
– Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn:
+ Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
+ Dự kiến dùng dây siêu dẫn để tải điện; và tổn hao năng lượng trên đường dây không còn nữa.
Hiện tượng nhiệt điện
– 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.
Electron khuếch tán từ đầu nóng qua đầu lạnh làm đầu nóng tích điện dương
– Suất điện động nhiệt điện:
E = αT[T1 – T2]
Trong đó:
+ T1 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn [K]
+ T2 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn [K]
+ αT là hệ số nhiệt điện động [V/K]
– Cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.
Ứng dụng của hiện tượng nhiệt dẫn: Sản xuất cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ
Hiện tượng siêu dẫn
Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại sẽ giảm liên tục. Đến gần 0oK, điện trở của kim loại sạch sẽ rất nhỏ. Ở 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 này đang chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
Một số ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn:
+ Các từ trường mạnh được tạo ra từ các cuộn dây siêu dẫn
+ Khi dùng dây siêu dẫn để tải điện thì khấu hao năng lượng trên đường dây không còn nữa
Sơ đồ tư duy về dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là gì
Cách đo dòng điện
Trong một mạch điện và điện tử, đo dòng điện là một thông số thiết yếu cần được đo lường.
Một dụng cụ có thể đo cường độ dòng điện gọi là ampe kế . Để đo dòng điện ampe kế phải mắc nối tiếp với đoạn mạch có cường độ dòng điện cần đo.
Phép đo cường độ dòng điện qua điện trở bằng ampe kế được thể hiện trong hình dưới đây.
Dòng điện cũng có thể được đo bằng điện kế. Điện kế cho biết cả chiều và độ lớn của dòng điện.Dòng điện có thể được đo bằng cách phát hiện từ trường liên kết với dòng điện mà không làm đứt mạch. Có nhiều dụng cụ khác nhau được sử dụng để đo dòng điện mà không làm đứt mạch.
Để tạo ra dòng điện, cần phải có
Để dòng điện chạy qua cần phải có:
- Một sự khác biệt tiềm tàng tồn tại giữa hai điểm. Nếu hai điểm trong một đoạn mạch có cùng hiệu điện thế thì dòng điện không thể chạy qua.
- Nguồn điện áp hoặc nguồn dòng điện, chẳng hạn như pin hoặc tế bào ép các electron tự do tạo thành dòng điện.
- Một vật dẫn hoặc dây dẫn mang điện.
- Một mạch phải được đóng hoặc hoàn thành. Nếu mạch bị hở, dòng điện không thể chạy qua.
Đây là những điều kiện cần thiết để tạo ra một dòng điện chạy qua.
Hình ảnh dưới đây cho thấy một dòng điện chạy trong một mạch kín.
Trên đây là một số thông tin về dòng điện trong kim loại là gì? Hy vọng rằng, sau khi đọc bài viết này, các bạn sẽ có thêm nhiều thông tin hữu ích. Nếu các bạn muốn biết thêm nhiều thông tin liên quan về kỹ thuật tự động; hãy vào trang web prosensor.vn để xem nhiều bài viết nhé!
Bài viết liên quan:
- Cường độ dòng điện là gì?
- Điện 3 pha là gì?