[tintuc]

Dòng điện trong kim loại là gì?

Dòng điện kim loại là một dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do bị tác động bởi điện trường. Khi hai đầu của điện thế có sự chênh lệch nghịch nhau sẽ tạo ra các dòng chuyển dịch mang hướng của các electron tự do ở trong các thanh kim loại.

Khi chuyển động, các electron di chuyển tự do và va chạm với các icon ở nút mạng và truyền động năng qua chúng. Sự va chạm này gây ra điện trở cho dây dẫn kim loại. Hệ số điện trở có thể phụ thuộc vào nhiệt độ, độ tinh khiết và chế độ gia công của vật liệu đó. Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại sẽ giảm theo.


Chiều quy ước của dòng điện là chiều dịch chuyển của các điện tích dương. Chiều của dòng điện trong kim loại sẽ ngược với chiều dịch chuyển các electron tự do.

Bản chất của dòng điện trong kim loại

1. Trong kim loại, các nguyên tử bị mất êlectron 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.

+ Chuyển động nhiệt của các ion càng mạnh, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự

2. Các êlectron hoá trị tách khỏi nguyên tử, trở thành các êlectron tự do với mật độ n không đổi (n = hằng số). Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành khí êlectron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào

3. Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí êlectron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện

4. Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của êlectron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở kim loại. Các loại mất trật tự thường gặp là chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể, sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại. Điện trở của kim loại rất nhạy cảm với các yểu tố trên.

Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại cho thấy hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt. Nhiều tính chất khác của dòng điện trong kim loại cũng có thể suy ra từ thuyết này.

Vậy, dòng điện trong kim loại là chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường

Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

Thí nghiệm chứng tỏ điện trở suất p 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 t℃ ( thường ở 20℃)

ρ: là điện trở suất ở nhiêt độ t℃

α : Hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K-1 phụ thuộc

Hệ số nhiệt điện trở còn phụ thuộc vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.

Hiện tượng siêu dẫn

Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại cũng sẽ giảm theo. Giảm xuống đến gần O độ K, lúc này điện trở của kim loại sẽ rất bé. Đối với một số kim loại và hợp kim khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ Tc thì đột ngột điện trở sẽ trở về 0. Trạng thái này được gọi là trạng thái siêu dẫn.

Một số ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn:

Từ trường mạnh có thể tạo ra từ các cuộn dây siêu dẫn.

Trong tương lai , dây siêu dẫn có thể tải điện, Trên đường dây không năng lượng không bị tổn thất và hao hụt.

Hiện tượng nhiệt điện

– Thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại còn cho thấy, nếu sợi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, thì chuyển động nhiệt của êlectron sẽ làm cho một phần êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng sẽ tích điện dương, đầu lạnh tích điện âm.

– Giữa đầu nóng và đầu lạnh có một hiệu điện thế nào đấy. Nếu lấy hai dây kim loại khác loại nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữa ở nhiệt độ cao, một mối hàn ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế ở đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, khiến trong mạch có một suất điện động ξ. ξ được gọi là suất điện động nhiệt điện, và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu và nhau gọi là cặp nhiệt điện:

ξ = αt(T1 – T2)

Trong đó:

+ T1 – T2 là hiệu nhiệt điện ở đầu nóng và đầu lạnh

+ αt là hệ số nhiệt điện động, phụ thuộc vào bản chất của hai loại vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện.

– Suất điện động nhiệt điện tuy nhỏ nhưng rất ổn định theo thời gian và điều kiện thí nghiệm, nên cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ.

Trên đây là những kiến thức liên quan đến dòng điện trong kim loại do Gmek đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. 

Tham khảo thêm dịch vụ của chúng tôi: Sửa chữa máy thổi khí, Sửa chữa bơm hút chân không trục vít, sửa chữa máy ép bùn ly tâm, Máy thổi khí shinmaywa, Máy thổi khí anlet, Máy thổi khí robuschi, máy thổi khí aerzen, máy thổi khí lontech...[/tintuc]