Giáo án Vật lý 11 - Chương trình chuẩn - Tiết 25: Dòng điện trong kim loại

Ngày soạn: 21.11.07 Tiết 25 Dòng điện trong kim loại I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Nêu được các tính chất chung của 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 êlectron về tính dẫn điện của kim loại và công thức 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. Kỹ năng: - Giải thích được một cách định tính các tính chất điện chung của kim loại dựa trên thuyết êlectron 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 của giáo viên và học sinh: - 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. - Học sinh: Ôn lại kiến thức về cấu tạo tinh thể trong SGK Vật lí 10, tính dẫn điện của kim loại ở lớp 9, dòng điện trong kim loại theo định luật Ôm, công thức tính điện trở của kim loại. III. Phương pháp giảng dạy: Phương pháp đàm thoại và phương pháp thực nghiệm. IV. Tiến trình bài dạy: 1. ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: Kiểm tra trong quá trình giảng 3. Giảng bài mới: Đặt vấn đề (2’): Năm 1911, nhà Vật lý người Hà Lan Kamerling – Onnes, nhận thấy khi giảm nhiệt độ xuống 4,2K thì điện trở của Thuỷ ngân giảm đột ngột đến giá trị bằng 0. Hiện tượng này gọi là gì? ứng dụng ra sao? Hoạt động 1 (15’): Tìm hiểu bản chất dòng điện trong kim loại. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Trình bày hình 13.1 và yêu cầu Hs đọc phần I SGK ? Mạng tinh thể là gì? Các hạt tải điện trong kim loại là hạt nào? ? Tại sao gọi là êlectron tự do? Khí êlectron tự do trong kim loại là gì? ? Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là gì? ? Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? ? Giải thích hiện tượng toả nhiệt trong kim loại theo thuyết điện tử? ? Xem bảng 13.1, tại sao nói Silic không phải là kim loại? - Làm việc theo nhóm. - Các hạt sắp xếp có trật tự trong không gian. Hạt tải điện là êlectron. - Vì chúng chuyển động tự do trong toàn bộ khối kim loại. - Do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động có hướng của các êlectron. - Do êlectron tương tác với nút mạng, truyền động năng làm nút mạng chuyển động mạng ị làm cho nhiệt độ tăng. I. Bản chất dòng điện trong kim loại: - Các ion dương luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng. Nhiệt độ càng cao, mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự. - Êlêctron tự do chuyển động hỗn loạn trong khối kim loại tạo thành khí êlêctron trong khối kim loại. - Hạt tải điện trong kim loại là êlectron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt. - Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường. Hoạt động 2 (5’): Sự Phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ? Khi nhiệt độ tănắngự chuyển động của các êlectron tự do ra sao? Giải thích. - GV nêu công thức 13.1 - Y/c HS xem hình 13.2 SGK ? Nêu câu C1 - Càng khó khăn vì va chạm nhiều với các nút mạng. - Ghi nhận. - Tìm hiểu các đại lượng tron công thức 13.1 - Do r tương đối lớn, nhiệt độ nóng chảy cao, không bị ôxi hoá. II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ: - Khi nhiệt độ tăng, điện trở của kim loại tăng: r = r0 [1+ a (t - t0)] Hoạt động 3 (5’): Tìm hiểu về hiện tượng siêu dẫn. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của H.s Nội dung - Khi khám phá ra hiện tượgn siêu dẫn Onnes không nghĩ nó có nhiều ứng dụng, vì hầu như các kim loại có điện trở giảm liên tục theo nhiệt độ nhưng không bằng 0. Chỉ có một số kim loại đặc biệt mới có tính chất đó đ Vật liệu siêu dẫn. ? Vật liệu siêu dẫn là gì? - Y/c HS xem bảng 13.2 và trả lời câu C2 ? Liệu với vật liệu siêu dẫn người ta có chế tạo được động cơ vĩnh cửu không? - Ghi nhận - Có R giảm đột ngột xuống bằng 0 - 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 R giảm đột ngột đến bằng 0 khi nhiệt độ T Ê TC. Với TC gọi là nhiệt độ tới hạn. Hoạt động 4 (10’): Tìm hiểu về hiện tượng nhiệt điện. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của Học sinh Nội dung - 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. ? Suất nhiệt điện động phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Làm thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện. - Xem SGK - Cặp dây dẫn có bản chất khác nhau, mỗi đầu hàn với nhau. - Đầu nóng mang điện dương. - Suất nhiệt điện động: E = aT (T2 – T1) - Quan sát thí nghiệm. IV. Hiện tượng nhiệt điện: - Cặp dây dẫn có bản chất khác nhau, mỗi đầu hàn với nhau. - Suất nhiệt điện động: E = aT (T2 – T1) 4. Củng cố: (6’) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học Sinh - Phát phiếu học tập sau cho HS 1. Vì sao điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng? 2. Do đâu mà cặp nhiệt đi có suất nhiệt điện động? 3. Khi nhiệt độ giảm thì điện trở của kim loại: A. Giảm theo nhiệt độ B. Không đổi C. Tăng D. Có thể tăng hoặc giảm tuỳ theo bản chất của KL 4. Một dây dẫn kim loại ở 200C có điện trở suất 10,6.10-8 Wm. Tính điện trơ suất của kim loại ở nhiệt độ 12000C biết a = 3,9 .10-3K-1 A. 56,9 .10-8 Wm B. 56,1.10-8 Wm C. 45,5.10-8 Wm D. 46,3.10-8 Wm 5. Suất nhiệt điện động của một cặp nhiệt điện 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. B/c của 1 trong 2 KL cấu tạo nên cặp nhiệt điện - Hoàn thành phiếu học tập. 5. Hướng dẫn về nhà: (2’) - Làm các bài tập trong SGK (T78) - Xem lại các kiến thức hoá học về chất điện phân. V. Rút kinh nghiệm: . . . . . . . .