Giáo án Vật lí 11 - Tiết 25 - Dòng điện trong kim loại

Ngày soạn : 6/11/2008 Ngày giảng : 7/11/2008 Chương III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG TIẾT 25 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức +Nêu được đặc điểm vủa kim loại về mặt điện và điện trở. +Nêu được bản chất của dòng điện trong kim loại. +Viết và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức sự phụ thuộc của suất điện động vào nhiệt độ. +Phát biểu được khái niệm cơ bản về hiện tượng siêu dẫn. +Nêu được cấu tạo cặp nhiệt điện và nêu được sự phụ thuộc của suất nhiệt điện động vào các yếu tố. 2. Kĩ năng +Giải các bài tập có liên quan đến điện trở suất phụ thuôc vào nhiệt độ. + Giải các bài tập về suất nhiệt điện động. II. CHUẨN BỊ 1 giáo viên +Đọc SGK Vật Lý lớp 10 về chất kết tinh. + Dụng cụ thí nghiệm: cặp nhiêt điện + Hệ thống câu hỏi + Phiếu trắc nghiệm 2. Học sinh + Xem lại SGK Vật Lý lớp 10 về chất kết tinh. +Chuẩn bị bài mới. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của học sinh Kiến thức cơ bản Hoạt động 1: Tìm hiểu bản chất dòng điện trong kim loại à liên kết thành mạng tinh thể à dao động nhiệtà t độ caoà dao động mạnh + Đặt vấn đề : -Dòng điện là gì ? -Muốn có dòng điện ta phải có những điều kiện nào? + trong chương 3 : xét bản chất dòng điện trong các môi trường: kim loại, chất khí, chân không, bán dẫn -> trong mỗi môi trường : Hạt mang điện tự do là hạt nào ? hình thành ra sao + Vật chất đầu cấu tạo từ nguyên tử, lớp vỏ là el, nhưng tai sao trong kim loại el lại dẫn điện? còn trong những môi trường khác thì el hầu như không dẫn điện?--> el tự do hình thành ra sao? Và chuyển động thế nào sau khi hình thành? + Nt mất elà thành ion dươngà phân bố sắp xếp và chuyển động ra sao + Khi có điện trường ? + Nguyên nhân gây ra điện trở ( cản trở cđ của el tự do)? + Vì sao kim loại dẫn điện tốt? + Trả lời: -chuyển động có hướng..hạt mang điện tự do - Hạt mang điện tự do và ĐT + El hóa trị dễ mất liên kết với nhân à el tự do + liên kết thành mạng tinh thể,dao động nhiệt. + ..chuyển động có hướngà dòng điện + Sư mất trật tự của mạng + Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt. I. bản chất dòng điện trong kim loại + El hóa trị à el tự do : chuyển động hỗn loạn + Nguyên tử mất el hóa trị à Ion dương : + Khi có ĐT E à el tự do chuyển động có hướngà dòng điện + Nguyên nhân gây nên điện trở ( cản trở cđ của el): Sư mất trật tự của mạng : dao động nhiệt của ion; méo mạng do biến dạng cơ v.v.. + Vì sao kim loại lại dẫn điện tốt: Mật độ el tự do rất cao nên Kl dẫn điện rất tốt. à Bản chất dòng điện ( SGK) Hoạt động 2 : Tìm hiểu về sự thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ. + Khi nhiệt độ tăng, điện trở có thay đổi không? Vì sao + Công thức tính điện trở của vật dẫn kim loại hình trụ + t độ tăng l,S , ρ đầu tăng , nhưng ảnh hưởng nhiều nhất đến R là sự tăng của ρ à công thức ? + Lý giải các đại lượng ? + Xem bảng 13.1/sgk + R tăng/ ion dao động mạnhàmất trật tự của mạng tăng.. + R = ρlS + r = r0{1 + a(t - t0)} II. Sự thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ. + t độ tăngà ρ tăngà R tăng + r = r0{1 + a(t - t0)} với a là hệ số nhiệt điện trở : không những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó. Hoạt động 3 : Tìm hiểu điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn + Nhiệt độ tăng-à ρ tăng /nhiệt độ giảmà ρ giảm à dẫn điện tốt + T rất thấp à ρ ? à ρ ≈ O à thì sao? Khi nào xảy ra hiện tượng này? + ρ rất bé + Siêu dẫn / Khi T ≤ TC III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn + T thấp à ρ rất bé + T ≤ TC à ρ ≈ O + Ứng dụng của siêu dẫn Hoạt động 4 : Tìm hiểu hiện tượng nhiệt điện. + Giải thích sự hình thành hiệu điện thế ở hai dầu dây kim loại khi chênh lệch nhiệt độ? + Khi nào U đạt giá trị xác định ( không tăng lên nửa)? + Lấy hai kim loại khác nhau hàn ở hai đầu , nhiệt độ hai mối hàn khác nhau àpin nhiệt điện à có khả năng phát điện? Do hai thanh khác nhau nên U hai đầu mỗi thanh khác nhauàtại chỗ tiếpxúc có sự chênh lệch điện áp à el sẽ dịch chuyển qua lớp tiếp xúc + Thí nghiệm minh họa + Biểu thức Suất điện động nhiệt điện + + + + - - - - + Hs đọc tài liệu và trình bày +Khi sự dịch chuyển el từ đẩu nóng sang lạnh bị điện trường ngăn lại hoàn toàn à U không tăng và đạt giá trị xác định + + +++ + + + - - - - - - - - + Hs ghi nhận + Học sinh quan sát thí nghiệm + E = aT(T1 – T2) IV. Hiện tượng nhiệt điện. + Sự hình thành hiệu điện thế ở hai đầu dây do chênh lệch nhiệt độ + Pin nhiệt điện + Suất điện động nhiệt điện : + E = aT(T1 – T2) aT là hệ số nhiệt điện động phụ tthuộc vào bản chất cặp nhiệt điện Hoạt động 5: vận dụng củng cố + Thảo luận nhóm và trả lời + Các câu hỏi trắc nghiệm Hoạt động 6: Giao nhiệm vụ về nhà + Ghi nhận công việc + Bài tập từ 5 đến 9 trang 78 sgk và 13.10, 13.11 sbt. + Chuẩn bị bài mới IV.TRẮC NGHIỆM 1> Nhận định nào dưới dây về dòng diện trong kim loại là không đúng? A. Dòng diện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do B. Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở càng nhiều; C Nguyên nhân diện trở của kim loại là do sự mất trật tự trong mạng tinh thể; D. Khi trong kim loại có dòng điện thì êlectron sẽ chuyển động cùng chiều điện trường. 2> Đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế thì A. êlectron sẽ chuyển động tự do hỗn loạn; B. tất cả các êlectron trong kim loại sẽ chuyển động cùng chiều điện trường C các êlectron tự do sẽ chuyển động ngược chiều diện trường; D. tất cả các êlectron trong kim loại chuyển động ngược chiều điện trường. 3> Kim loại dẫn điện tốt vì A. mật độ êlectron tự do trong kim loại rất lớn. B. khoảng cách giữa các con nút mạng trong kim loại rất lớn. C giá trị điện tích chứa trong mỗi êlectron tự do của kim loại lớn hơn các chất khác. D. mật độ các con tự do lớn. 4> Điện trở của kim loại không phụ thuộc trực tiếp vào A. nhiệt độ của kim loại. B. bản chất của kim loại. C. kích thước của vật dẫn kim loại. D. hiệu diện thế hai đầu vật dẫn kim loại. 5> Khi nhiệt độ của khối kim loại tăng lên 2 lần thì điện trở suất của nó A. tăng 2 lần. B. không đổi. C. giảm 2 lần. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. 6>Khi chiều dài của khối kim loại đồng chất tiết diện đều tăng 2 lần thì điện trở suất của kim loại đó A. tăng 2 lần. B. không đổi. C. giảm 2 lần. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. 7> Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng A. điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp. B. điện trở của vật giảm xuống rất nhỏ khi điện trở của nó đạt giá trị đủ cao. C. điện trở của vật giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của vật nhỏ hơn một giá trị nhiệt độ nhất định. D. điện trở của vật bằng không khi nhiệt độ bằng 00 K. 8> Hạt tải điện trong kim loại là A. ion dương. B. ion âm. C. êlectron tự do. D. Ion dương và êlectron tự do. 9>Phát biểu nào chính xác. Các kim loại đều A. dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ giống nhau B. dẫn điện tốt, có điện trở suất không thay đổi. C. dẫn điện tốt, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. D. dẫn điện tốt như nhau, có điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ. 10> Phát biểu nào là chính xác. Hạt tải điện trong kim loại là A. các êlectron của nguyên tử. B. các êlectron hoá trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể. C. êlectron ở lớp trong cùng của nguyên tử. D. các êlectron hoá trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể. 11>Câu nào dưới đây nói về tính chất điện của kim loại là không đúng ? A. Điện trở suất của kim loại khá lớn, lớn hơn 107Ωm B. Kim loại là chất dẫn điện. C. Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. D.Cường độ dòng điện chạy qua dây kim loại tuân theo đúng định luật Ôm khi nhiệt độ của dây kim loại thay đổi không đáng kể. 12.> Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ A. Giảm đi. B. Không thay đổi. C. Tăng lên. D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần. 13> Nguyên nhân gây ra hiện tượng toả nhiệt trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua là: A. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion(+) khi va chạm. B. Do năng lượng dao động của ion (+) truyền cho eclectron khi va chạm. C. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron truyền cho ion (-) khi va chạm. D. Do năng lượng của chuyển động có hướng của electron, ion (-) truyền cho ion (+) khi va chạm. 14> Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là: A. Do sự va chạm của các electron với các ion (+) ở các nút mạng. B. Do sự va chạm của các ion (+) ở các nút mạng với nhau. C. Do sự va chạm của các electron với nhau. D. Cả B và C đúng. 15> Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của thanh kim loại cũng tăng do: A. Chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên. B. Chuyển động định hướng của các electron tăng lên. C. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng tăng lên. D. Biên độ dao động của các ion quanh nút mạng giảm đi. 16> Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện phụ thuộc vào A. nhiệt độ thấp hơn ở một trong 2 đầu cặp. B. nhiệt độ cao hơn ở một trong hai đau cặp. C. hiệu nhiệt độ hai đầu cặp. D. bản chất của chỉ một trong hai kim loại cấu tạo nên cặp. 17> Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi hai đầu mối hàn tạo thành một mạch kín, hiện tượng nhiệt điện chỉ xảy ra khi: A. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. B. Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. C. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn bằng nhau. D. Hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở hai đầu mối hàn khác nhau. 18> Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Đối với vật liệu siêu dẫn, để có dòng điện chạy trong mạch ta luôn phải duy trì một hiệu điện thế trong mạch. B. Điện trở của vật siêu dẫn bằng không. C. Đối với vật liệu siêu dẫn, có khả năng tự duy trì dòng điện trong mạch sau khi ngắt bỏ nguồn điện. D. Đối với vật liệu siêu dẫn, năng lượng hao phí do toả nhiệt bằng không.