Định nghĩa, tính chất, đặc điểm của dòng điện trong kim loại

Trong chương trình THCS, chúng ta đã được làm quen với khái niệm: Thế nào là dòng điện trong kim loại ở lớp 7. Ở cấp THPT, đơn vị kiến ​​thức này được làm rõ hơn qua bài học Dòng điện trong kim loại Vật lý 11. Thông qua nội dung sau Bài viết hãy cùng chúng tôi ôn lại định nghĩa dòng điện trong kim loại, nguyên nhân gây ra và bản chất của dòng điện trong kim loại nhé!

Nêu định nghĩa dòng điện trong kim loại?

Hiểu khái niệm là biết được đặc điểm, bản chất của dòng điện trong kim loại là gì. Khái niệm dòng điện trong kim loại là sự chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường. Hệ số nhiệt điện trở không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào độ sạch và chế độ gia công của nguyên liệu.

Nguyên nhân gây ra dòng điện trong kim loại?

Điều kiện để có dòng điện trong kim loại là: Trong quá trình chuyển động, các êlectron tự do luôn va chạm với các ion dao động xung quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng, sau đó truyền một phần động năng cho chúng. Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại và tác dụng nhiệt. Điện trở suất của kim loại sẽ tăng hoặc giảm tùy thuộc vào nhiệt độ.

Trong trường hợp nhiệt độ liên tục giảm xuống dưới một nhiệt độ Tc nào đó thì điện trở của kim loại (hoặc hợp kim) sẽ giảm đột ngột cho đến giá trị bằng không. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng siêu dẫn.

Đặc điểm, tính chất của dòng điện trong kim loại

1. Trong kim loại, nếu nguyên tử bị mất bớt electron hóa trị thì sẽ trở thành ion dương.

• Các ion dương này liên kết với nhau theo một trật tự nhất định tạo thành mạng tinh thể kim loại.
• Chuyển động nhiệt của các ion này càng mạnh thì mạng tinh thể càng mất trật tự.

2. Các electron hóa trị bị tách ra khỏi nguyên tử, trở thành các electron tự do với mật độ n không đổi (n là hằng số). Chúng chuyển động hỗn loạn và tạo thành khí êlectron tự do, chiếm toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào.
3. Điện trường E được tạo ra bởi nguồn điện bên ngoài. Điện trường chuyển động làm cho khí điện tử bị đẩy ngược với hướng của điện trường và tạo ra dòng điện.
4. Nguyên nhân của điện trở kim loại là do sự rối loạn của mạng tinh thể cản trở sự chuyển động tự do của các electron. Các dạng rối loạn phổ biến là chuyển động nhiệt của các ion có trong mạng tinh thể, biến dạng mạng tinh thể do biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ trộn lẫn trong kim loại. Điện trở của kim loại khá nhạy cảm với các yếu tố trên.

Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại cho rằng hạt mang điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất dày đặc nên kim loại dẫn điện rất tốt. Các tính chất khác của dòng điện trong kim loại cũng có thể được suy ra từ lý thuyết này.

Tóm lại, dòng điện trong kim loại là sự chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường. Nắm vững kiến ​​thức cơ bản này có thể trả lời dễ dàng các câu hỏi thực tế về dòng điện trong kim loại.

Một số ứng dụng của dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong kim loại có nhiều ứng dụng trong thực tế, cụ thể:

Ứng dụng của nhiệt điện:

• Thiết bị làm lạnh áp dụng hiệu ứng nhiệt điện.
• nhiệt kế nhiệt điện
• nhiệt điện.

hiện tượng siêu dẫn

Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn trong thực tế là tàu chạy trên đệm từ hay còn gọi là tàu điện từ. Ngoài ra còn một số ứng dụng thực tế khác như tạo ra nam châm điện có từ trường mạnh mà không hao phí năng lượng do sinh nhiệt.

Ngoài việc tìm hiểu nguyên nhân xuất hiện dòng điện trong kim loại, bài viết đã trả lời các câu hỏi thực tế về dòng điện trong kim loại. Hi vọng các em đã nắm được đơn vị kiến ​​thức cơ bản về khái niệm – bản chất và ứng dụng của dòng điện trong kim loại.