Dòng điện trong kim loại là gì ? bản chất và đặc tính của chúng

Dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong kim loại là gì ? Ta bắt gặp dòng điện trong kim loại được ứng dụng trực tiếp vào đời sống hàng ngày qua nhiệt kế, dây dẫn điện, tạo từ trường,… Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu sâu hơn về khái niệm này nhé!

Khái niệm dòng điện trong kim loại

Đây là dòng dịch chuyển có hướng của những electron tự do nhờ tác dụng của điện trường. Hệ số nhiệt điện trở sẽ dựa vào yếu tố nhiệt độ, độ sạch và chế độ gia công. Nếu nhiệt độ giảm điện trở suất kim loại sẽ giảm.
dòng điện trong kim loại
dòng điện trong kim loại

Bản chất của dòng điện trong kim loại

– trong kim loại,những nguyên tử mất electron hóa trị sẽ biến thành ion dương. Các ion sẽ liên kết với nhau theo trật tự và tạo ra mạng tinh thể kim loại. Nếu nhiệt của ion mạnh, tinh thể sẽ mất trật tự.
cấu trúc mạng tinh thể
cấu trúc mạng tinh thể
– Electron hóa trị sẽ tách khỏi nguyên tử để trở thành electron tự do. Sau đó nó dịch chuyển hỗn loạn sinh ra khí electron tự do, những thành phần này sẽ chiếm toàn bộ thể tích khối kim loại mà không sản sinh ra bất kỳ dòng điện nào.
– Phần điện trường sẽ được sinh ra nhờ nguồn điện và đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường để tạo dòng điện.
– Điện trở kim loại có được là do mất trật tự mạng tinh thể, làm cản trở chuyển động electron tự do. Sự mất trật tự này là chuyển động nhiệt của các ion, méo mạng tinh thể sẽ biến dạng cơ học, nguyên tử lạ sẽ trà trộn vào kim loại.
bản chất dòng điện trong kim loại
bản chất dòng điện trong kim loại
– Những electron tự do là các hạt mang điện trong kim loại. Vì electron có mật độ cao vì thế nó dẫn điện khá tốt. Hầu hết các tính chất quan trọng của dòng điện trong kim loại sẽ được tổng hợp từ thuyết electron.
Tóm lại dòng điện trong kim loại sẽ di dời theo hướng của electron tự do bởi tác dụng của điện trường.

Tìm hiểu thêm : đồng hồ đo áp suất ,đồng hồ đo áp lực

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

Điện trở suất (ρ) của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
p = ρ0 [1 + α ( t – t0)]
Trong đó:
– ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC
– ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC
– α là hệ số nhiệt điện trở (K-1)
Hệ số nhiệt điện trở ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn dựa vào độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.

Hiện tượng siêu dẫn trong kim loại

khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim sẽ cũng giảm theo. Tới ok, điện trở kim loại sạch sẽ cực nhỏ.
Trong một số kim loại và hợp kim, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn tc, điện trở suất sẽ giảm xuống bằng 0. Lúc này vật liệu đang ở trạng thái siêu dẫn.
hiện tượng siêu dẫn
hiện tượng siêu dẫn
Ứng dụng:
– Những từ trường mạnh sẽ tạo từ các cuộn dây siêu dẫn
– Dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng sẽ biến mất

Hiện tượng nhiệt dẫn trong kim loại

Nếu bạn lấy hai dây kim loại khác nhau, sau đó hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây sẽ không giống nhau, trong mạch sẽ xuất hiện một suất điện động.
Suất điện động nhiệt điện: E = αT( t1 − t2 )
Trong đó:
 + t1 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao hơn (K)
 + t2 là nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp hơn (K)
+ αT là hệ số nhiệt điện động (V/K)
Ứng dụng của hiện tượng nhiệt dẫn: Sản xuất cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ.

Điện trở kim loại ở nhiệt độ thấp

Nếu nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại sẽ liên tục giảm. Đến 0ok điện trở kim loại sạch sẽ rất nhỏ.
Ở một số kim loại và hợp kim, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn tc điện trở suất sẽ giảm xuống bằng 0. Lúc này vật liệu đã chuyển qua trạng thái siêu dẫn.
Ứng dụng:
– Dây siêu dẫn tạo từ trường cực mạnh
– Trong tương lai, dây siêu dẫn sẽ tải điện và tổn hao năng lượng ở đường dây.

Sự xuất hiện nhiệt điện

Theo thuyết Electron, khi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, chuyển động nhiệt Electron sẽ khiến một phần Electron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Lúc này đầu nóng sẽ tích điện dương và đầu lạnh tích điện âm.
nhiet-dien
nhiet-dien
Nếu ở đầu nóng và lạnh có hiệu điện thế và ta lấy 2 dây kim loại khác nhau để hàn hai đầu thì hiệu điện thế của 2 dây sẽ không giống nhau.
Tình trạng này khiến mạch trong có suất điện động ξ. ξ gọi là suất điện động nhiệt, cùng với đó là 2 dây dẫn hàn 2 đầu có tên là cặp nhiệt điện.
                           ξ = αt(T1 – T2)
Trong đó:
– T1 – T2: Hiệu nhiệt điện ở đầu nóng và đầu lạnh
– αt: Hệ số nhiệt điện động, dựa vào bản chất của hai loại vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện.
– Suất điện động nhiệt điện nhỏ nhưng vẫn hoạt động ổn định. Chính vì vậy, khi thí nghiệm, cặp nhiệt điện được sử dụng phổ biến để tính nhiệt độ.
 qua những thông tin trên đã giúp bạn hiểu được thắc mắc dòng điện trong kim loại là gì ? mong rằng bài viết này  thật sự hữu ích với bạn.
0/5 (0 Reviews)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Gọi ngay
Chat với chúng tôi qua Zalo
Facebook Messenger