Dòng điện trong kim loại

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Dòng điện trong kim loại, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 11.

Nội dung bài viết Dòng điện trong kim loại:
Dạng 1: Dòng điện trong kim loại 1. Lý thuyết – Các tính chất điện của kim loại có thể giải thích được dựa trên sự có mặt của các electron tự do trong kim loại. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron tự do. – Trong chuyển động, các êlectron tự do luôn luôn va chạm với các ion dao động quanh vị trí cân bằng ở các nút mạng và 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 tăng theo nhiệt độ. Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρ + α Trong đó: α Hệ số nhiệt điện trở Điện trở suất của vật liệu tại nhiệt độ t0 Suất điện động của cặp nhiệt điện: E Trong đó: T T 1 2 là hiệu nhiệt đọ giữa đầu nóng và đầu lạnh αT là hệ số nhiệt điện động Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ T nào đó, điện trở của kim loại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không STUDY TIP. Bản chất của dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường.
2. Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Một bóng đèn 220V – 100W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệt độ của dây tóc bóng đèn là 2000°C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 20°C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là 3Kα Lời giải Khi thắp sáng điện trở của bóng đèn là Ω Khi không thắp sáng điện trở của bóng đèn là α Đáp án B Ví dụ 2: Một bóng đèn 220 V – 40W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 20°C là R 121 Ω. Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệt điện trở của vônfram là 3α Lời giải Khi sáng bình thường 2α. Đáp án B.
Ví dụ 3: Dây tóc của bóng đèn 220 V – 200 W khi sáng bình thường ở nhiệt độ 2500°C có điện trở lớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 100°C. Tìm hệ số nhiệt điện trở α và điện trở R0 của dây tóc ở 100°C. Lời giải Khi sáng bình thường Đáp án A Ví dụ 4: Ở nhiệt độ 1t 25 C hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U 20mV thì cường độ dòng điện qua đèn là 8mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U 240V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là 2 I 8A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường. Biết hệ số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là 10K Lời giải Điện trở của dây tóc ở 25°C Điện trở của dây tóc khi sáng bình thường 2U Đáp án C Ví dụ 5: Một mối hàn của cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động T α µ 65 V K được đặt trong không khí ở 20°C, còn mối hàn kia được nung nóng đến nhiệt độ 320°C. Tính suất điện động nhiệt điện của cặp nhiệt điện đó.
Ví dụ 6: Một mối hàn của cặp nhiệt kế nhúng vào nước đá đang tan, mối hàn kia được nhúng vào hơi nước sôi. Dùng milivôn kế đo được suất nhiệt điện động của cặp nhiệt kế điện là 4,25 mV. Tính hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt điện đó Đáp án A Ví dụ 7: Nhiệt kế điện thực chất là 1 cặp nhiệt điện dùng để đo nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp mà ta không thể dùng nhiệt kế thông thường để đo được. Dùng nhiệt kế điện có hệ số nhiệt điện động T α µ 42 V K để đo nhiệt độ của 1 lò nung với 1 mối hàn đặt trong không khí ở 20 C° còn mối hàn kia đặt vào lò thì thấy milivôn kế chỉ 50,2 mV. Tính nhiệt độ của lò nung Đáp án C.