1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

• Hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt. 

Bản chất dòng điện trong kim loại 

+ Khi không có điện trường ngoài đặt vào kim loại; các êlectron tự do chuyển động nhiệt hỗn loạn = không có dòng điện 

+ Khi có điện trường ngoài: các electron tự do chuyển động theo một chiều xác định, ngược với chiều điện trường B có dòng điện chạy trong kim loại 

Vậy: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài. Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của hạt tải điện làm cho điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở gần 0K ( khoảng –273°C) điện trở của kim loại rất nhỏ. 

• Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm dần về không khi nhiệt độ T < Tc. 

Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn T1; T2 khác nhau, trong mạch xuất hiện các suất điện động nhiệt điện 

8 = a(T) – Ta) với ay là hệ số nhiệt điện động

1. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Hạt tải điện trong kim loại là loại êlectron nào? Mật độ của chúng vào cỡ nào?

Giải Hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do (e”). Mật độ của chúng

rất lớn nên kim loại dẫn điện tốt… 2. Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng.

Giải Khi nhiệt độ tăng, chuyển động của các ion trong mạng tinh thể tăng. Chuyển động này cản trở chuyển động của các hạt tải điện (electron tự do) làm cho điện trở của kim loại tăng.

3. Điện trở của kim loại thường và siêu dẫn khác nhau thế nào?

Giải Điện trở của siêu dẫn rất nhỏ (có thể xem như là 0) so với điện trở

của kim loại thường. 4. Do đâu mà trong cặp nhiệt điện có suất điện động? . .

Giải Theo thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của electron sẽ làm cho một phần electron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm. Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế. Nếu ta lấy hai dây kim loại khác nhau, hàn hai đầu với nhau, một mối hàn được giữ ở nhiệt độ cao, mối hàn còn lại ở nhiệt độ thấp, thì xuất hiện sự chênh lệch điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của mỗi dây, khiến trong mạch có một suất điện động 8. Thí nghiệm cho ta thấy suất điện động này được tính bởi công thức

8 = T (T1 – T2) với da là hệ số nhiệt điện động Ở bài tập 5 và 6, phát biểu nào là chính xác? 5. Các kim loại đều

1. dẫn điện tốt, có điện trở suất không đổi. B. dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. C. dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. D. dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau.

Giải | Chọn câu B 6. Hạt tải điện trong kim loại là

1. các electron của nguyên tử. B. electron ở lớp trong cùng của nguyên tử. C. các electron hoá trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể. D. các electron hoá trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể.

Giải Chọn câu D 7. Một bóng đèn 220 V – 100 W khi sáng bình thường thì nhiệt độ đèn

của dây tóc đèn là 2000° C. Xác định điện trở của đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng, biết rằng nhiệt độ môi trường là 20°C và dây tóc đèn là bằng vonfram. Cho biết a = 4,5 . 10 K

Giải Điện trở đèn khi đèn cháy sáng: R1 = =

= 484 12

100 Mặt khác : R1 = R (1 + Ant) Suy ra, điện trở đèn ở nhiệt độ 20°C Re_Ri__=__484

484 = – 48.8 12

52 1 + Cat (1 + 4,5.103.1980) 9,91 | 8. Khối lượng mol nguyên tử của đồng là 64.10 kg/mol. Khối lượng

riêng của đồng là 8,9.10° kg/m”. Biết rằng mỗi nguyên tử đồng đóng góp một electron dẫn. a) Tính mật độ êlectron tự do trong đồng. b) Một dây tải điện bằng đồng, tiết diện 10mm*, mang dòng điện 10A. Tính tốc độ trội của electron dẫn trong dây dẫn đó.. Cho biết số Avogadro NA = 6,02.10 , v = E với u = 4,41.10 °mos

Giải

24. a) Thể tích một mol nguyên tử đồng: V = “” – 24.10

=

.10-6m/mol

8,9.103

Mật độ electron tự do trong đồng: N =

6,02.1023

vé

0,72.10-5 = 8,36. 1028 m3

69. b) Điện trở dây dẫn: R = p = 1, 69.10-8,5 = 1,69.10°°t Cường độ điện trường trong dây dẫn

0

0

[ U E =

ᎡᏗ =*

= 16,9.10-V im

Vận tốc trôi: y = 4,5 = 4,41.10.16,9.1073 = 7,46.10^ ms 9. Để mắc đường dây tải điện từ địa điểm A đến địa điểm B, ta cần

1000 kg dây đồng. Muốn thay đổi dây đồng bằng dây nhôm mà vẫn đảm bảo chất lượng truyền điện, ít nhất phải dùng bao nhiêu kg dây nhôm? Cho biết khối lượng riêng của đồng là 8 900 kg/m”, của nhôm là 2 700 kg/m.

Giải . . Để chất lượng truyền điện của dây nhôm vẫn bằng với dây đồng ta | phải có điện trở của hai dây bằng nhau.

Điện trở dây đồng : R

D, €?

..

(1)

m,

Điện trở dây nhôm: R = P

= P

(2)

Do cùng truyền từ đỉnh A đến đỉnh B nên = b = ? Từ (1) và (2) DD, PD, min).D.;_10275.10 * 2700 1022,75.27 .00

– 2493 kg m m

P.D . 1,69.10 *.8900 1,69.89 – Vậy nếu thay dây đồng bằng dây nhôm, ta phải tốn 493 kg nhôm