Tìm hiểu bản chất và điện trở suất của dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của những electron tự do. Dưới sự tác động ảnh hưởng của điện trường. Hệ số nhiệt điện trở sẽ nhờ vào vào nhiều yếu tố. Đó là nhiệt độ, độ sạch và chính sách gia công của vật tư đó. Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Hãy cùng chúng tôi khám phá rõ hơn về dòng điện trong kim loại nhé !

Bản chất của dòng điện trong kim loại

Trong kim loại, những nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành những 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 những electron tự do. Chúng hoạt động với tỷ lệ n không đổi. Chúng hoạt động hỗn loạn tạo thành khí, lúc này electron tự do chiếm hàng loạt 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 hoạt động của những electron tự do. Đây chính là nguyên do 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 những electron tự do dưới ảnh hưởng tác động của điện trường .

Sự phụ thuộc vào 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 kỳ lạ 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 Open 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 Open suất điện động ξ. Được biểu lộ 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 ứng vừa đủ những kỹ năng và kiến thức tương quan đến dòng điện trong kim loại. Hy vọng với những san sẻ trên sẽ đem đến cho những bạn những kiến thức và kỹ năng hữu dụng nhé !