Giáo án Vật lý 11 - Bài 14 - Dòng điện trong kim loại

Ngày : Số Tiết : PPCT: CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG BÀI 14 : DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI Mục tiêu : 1. Về kiến thức: - Nêu được tính chất điện chung của các kim loại, sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ - Biết khái niệm hiện tượng siêu dẫn và một số ứng dụng của hiện tượng này trong Khoa học – Kỹ thuật. - Nêu được nội dung chính của thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại và công thức tính điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. - Biết định tính về bản chất của dòng nhiệt điện và thí nghiệm về cặp nhiệt điện. 2. Về Kỹ năng: - Giải thích được một cách định tính các tính chất điện chung của kim loại dựa trên thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại. - Giải các bài tập liên quan đến điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ. II. Chuẩn bị: Giáo viên: Đọc SGK Lớp 10 về chất kết tinh, cấu tạo của mạng tinh thể. Dụng cụ làm thí nghiệm chứng minh điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ. Dụng cụ làm thí nghiệm về cặp nhiệt điện đồng - Constantan Hình vẽ 13.1, 13.2, 13.3 phóng to Các phiếu học tập. 2. Học sinh: - Ôn lại kiến thức về cấu tạo tinh thể trong sgk lớp 10, tính dẫn điện kim loại trong lớp 9. - Dòng điện trong kim loại theo định luật Ohm, công thức tính điện trở của kim loại. III. Tiến trình dạy học : 1.Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ : Kiểm tra trong quá trình giảng. 3. Giới thiệu bài mới: Năm 1911, nhà vật lý người Hà Lan Kamerling – Onnes, nhận thấy khi giảm nhiệt độ xuống 4,2K thì điện trở của Thủy Ngân giảm đột ngột đến giá trị bằng không. Hiện tượng này gọi là gì? Ưùng dụng ra sao ? 4. Tổ chức hoạt động dạy học: Hoạt động 1: Tìm hiểu bản chất dòng điện trong kim loại (.phút) Hoạt động của GV Hoạt động của Hs Nội dung bài học ¨ Trình bày hình 13.1 và yêu cầu Hs đọc phần I ¨ Mạng tinh thể là gì ? các hạt tải điện trong kim loại là những hạt nào ? ¨ Tại sao gọi là electron tự do ? Khí electron tự do trong kim loại là gì ? ¨ Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì ? ¨ Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là gì ? ¨ Giải thích hiện tượng tỏa nhiệt trong kim loại theo thuyết điện tử ¨ Xem bảng 13.1, tại sao nói Silic không phải là kim loại ? O làm việc nhóm O các hạt sắp xếp có trật tự trong không gian. O chúng chuyển động tự do trong toàn bộ khối kim loại. O Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của electron. O e tương tác với nút mạng, truyền động năng làm nút mạng chuyển động càng mạnh àT0 I. Bản chất của dòng điện trong kim loại: - Các ion dương luôn dao động nhiệt quanh VTCB, nhiệt độ càng cao , mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự. - Electron tự do chuyển động hỗn loạn trong khối kim loại tạo thành khí electron trong khối kim loại. - Kim loại dẫn điện rất tốt. - Định nghĩa dòng điện trong kim loại: (SGK) Hoạt động 2 : Tìm hiểu về sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ (phút) Hoạt động của GV Hoạt động của Hs Nội dung bài học ¨ Khi nhiệt độ càng tăng, sự chuyển động của các e tự do ra sao? Tại sao ? ¨ Thí nghiệm chứng tỏ công thức (13.1) ¨ Yêu cầu xem hình 13.2 ¨ Nêu câu C1 O càng khó khăn, vì va cham nhiều với các nứt mạng. O ghi nhận O Tìm hiểu các đại lượng trong công thức (13.1) O ρ tương đối lớn, nhiệt nóng chảy cao, không bị oxy hóa II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ: - Nhiệt độ tăng à R của Kim loại tăng. ρ = ρ0[1 + α(t-t0)] Hoạt động 3 : Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn (..phút) Hoạt động của GV Hoạt động của Hs Nội dung bài học ¨ khi khám ra hiện tượng siêu dẫn, Onnes không nghĩ nó có nhiều ứng dụng, vì hầu như các kim loại có R giảm liên tục theo nhiệt độ nhưng không bằng không. Chỉ có một số kim loại đặc biệt mới có tính chất đó à Vật liệu siêu dẫn. ¨ Vật liệu siêu dẫn là gì ? ¨ Yêu cầu Hs xem bảng 13.2 ¨ Liệu với vật liệu siêu dẫn người ta có thể tạo ra động cơ vĩnh cửu được không? O Ghi nhận O R giảm đột ngột bằng không. O Xem và trả lời câu C2 (không vì năng lượng mất đi sẽ biến thành nhiệt năng) III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến bằng không khi nhiệt độ T ≤ Tc Hoạt động 4 : Tìm hiểu về hiện tượng nhiệt điện (phút) Hoạt động của GV Hoạt động của Hs Nội dung bài học ¨ Yêu cầu HS đọc mục IV. ¨ Nêu cấu tạo của cặp nhiệt điện? ¨ Trình bày hình 13.3 ¨ Dấu của hiệu điện thế ở hai đầu nóng và lạnh? Tại sao ? ¨ Suất nhiệt điện động phụ thuộc vào những yếu tố nào? ¨ Mời 1 Hs lên phụ làm Thí nghiệm về hiện tượng O Xem SGK O Cặp dây dẫn có bản chất khác nhau, mỗi đầu hàn với nhau. O Đầu nóng mang dấu (+) O ξ = αT(T1 – T2) O Quan sát thí nghiệm IV. Hiện tượng nhiệt điện: ξ = αT(T1 – T2) - Cặp dây dẫn có bản chất khác nhau, mỗi đầu hàn với nhau à Cặp nhiệt điện. - Dùng để đo nhiệt độ. Hoạt động 5 : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà (.phút) Hoạt động của GV Hoạt động của Hs Nội dung bài học ¨ Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng? ¨ Do đâu mà cặp nhiệt điện có suất điện động ? ¨Làm các bài tập trong SGK ¨ Xem lại các kiến thức hóa học? Chất điện phân là gì ? O gấp tập lại và trả lời các câu hỏi của GV O ghi nhận Câu hỏi trắc nghiệm Câu1: Khi nhiệt độ giảm thì điện trở kim loại : A. Giảm theo nhiệt độ. B. Không đổi. C.Tăng. D.Có thể tăng hoặc giảm tuỳ theo bản chất của kim loại. Câu 2: Một dây kim loại ở 200 c có điện trở suất 10,6.10-8 . Tính điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ 12000c biết = 3,9.10-3 K-1 56,9.10-8 B.56,1.10-8 C. 45,5.10-8 D.46,3.10-8 Câu 3 : Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện động phụ thuộc vào ? A. Nhiệt độ thấp hơn ở 1 trong 2 đầu. B. Nhiệt độ cao hơn ở 1 trong 2 đầu C. Hiệu nhiệt độ ở hai đầu. D. Bản chất của một trong 2 kim loại cấu tạo nên cặp