Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do. Dưới sự tác động của điện trường. Hệ số nhiệt điện trở sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Đó là nhiệt độ, độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó. Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu rõ hơn về dòng điện trong kim loại nhé!
Bản chất của dòng điện trong kim loại
Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương
- Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.
- Khi chuyển động nhiệt của các ion càng mạnh. Mạng tinh thể sẽ càng trở nên mất trật tự như ban đầu.
Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các electron tự do. Chúng chuyển động với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí, lúc này electron tự do chiếm toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện.
Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra. Sẽ đẩy khí electron trôi ngược chiều với điện trường. Từ đó sinh ra dòng điện trong kim loại.
Việc mạng tinh thể bị mất trật tự sẽ cản trở sự chuyển động của các electron tự do. Đây chính là nguyên nhân gây ra điện trở kim loại. Một số loại mất trật tự thường gặp như:
- Chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể
- Sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học
- Các nguyên tử lạ bị lẫn trong kim loại.
Kết luận: Dòng điện trong kim loại là sự chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác động của điện trường.
Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Công thức điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ:
Trong đó:
- ρo là điện trở suất ở nhiệt độ to độ C
- ρ là điện trở suất ở nhiệt độ to độ C
- α là hệ số nhiệt điện trở
Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp
- Nhiệt độ và điện trở suất của kim loại tỷ lệ thuận với nhau. Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục.
- Ở nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn nào đó thì 1 số kim loại và hợp kim sẽ có điện trở suất tự động giảm xuống bằng 0. Đây là trạng thái siêu dẫn của kim loại.
Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
- Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
- Dây siêu dẫn dùng để tải điện để hạn chế sự tổn hao năng lượng.
Hiện tượng nhiệt điện
Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại: Khi sợi dây kim loại có 1 đầu nóng và 1 đầu lạnh. Chuyển động nhiệt của electron sẽ làm 1 phần e tự do di chuyển từ đầu nóng về đầu lạnh. Từ đó, đầu nóng được tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm.
Giữa đầu nóng và đầu lạnh xuất hiện 1 hiệu điện thế. Khi lấy hai dây kim loại khác loại nhau và hàn hai đầu với nhau. Thao tác 1 mối hàn giữa ở nhiệt độ cao, 1 mối hàn ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế ở đầu nóng và đầu lạnh của từng dây sẽ không giống nhau. Việc làm này khiến mạch xuất hiện suất điện động ξ. Được thể hiện qua công thức:
ξ = αt(T1 – T2)
Trong đó:
- T1 – T2 là hiệu nhiệt điện giữa đầu nóng và đầu lạnh
- αt là hệ số nhiệt điện động
Suất điện động nhiệt điện ổn định theo thời gian và điều kiện thí nghiệm. Nên chúng được ứng dụng vào việc đo nhiệt độ.
Như vậy, bài viết trên đã cung cấp đầy đủ các kiến thức liên quan đến dòng điện trong kim loại. Hy vọng với những chia sẻ trên sẽ đem đến cho các bạn những kiến thức bổ ích nhé!
