Giáo án Vật lý 11 NC - Tiết 27 - Dòng điện trong kim loại

Tiết 27: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI. I- Mục tiêu: Nêu được các tính chất điện của kim loại.Trình bày được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. Hiểu được sự có mặt của các êlectron tự do trong kim loại.Vận dụng thuyết êlectron tự do trong kim loại để giải thích một cách định tính các tính chất điện của kim loại. II- Chuẩn bị: 1)Giáo viên: - Vẽ phóng to các hình 17.1,17.2,17.3,17.4 và bảng 17.2 SGK. 2)Học sinh: - Ôn lại phần nói về tính chất điện của kim loại trong SGK Vật lí 9 và định luật Ôm cho đoạn mạch, định luật Jun-Lenxơ. III- Tổ chức hoạt động dạy học: 1)Hoạt động 1:Nhắc lại tính chất điện của kim loại. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung GV yêu cầu HS nêu lên các tính chất điện của kim loại, sau đó GV tổng kết và hệ thống lại. GV yêu cầu HS căn cứ vào đồ thị H17.1 để trả lời câu hỏi C1. GV lưu ý cho hs : Hệ số α còn phụ thuộc vào nhiệt độ, vào độ sạch và chế độ gia công vật liệu. Yêu cầu hs trả lời C2. Học sinh đọc sgk trả lời câu hỏi của gv HS trả lời:- Điện trở dây tóc bóng đèn tăng khi hiệu điện thế tăng.Mặt khác, khi hiệu điện thế tăng, độ sáng của bóng đèn tăng, chứng tỏ nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng.Từ đó kết luận: điện trở của dây tóc bóng đèn tăng khi nhiệt độ tăng: Rt=R0(1+α (t-t0) ) Trả lời C2: Nên dùng constantan, vì nó có α rất nhỏ. 1)Các tính chất điện của kim loại: -Kim loại dẫn điện tốt :rất nhỏ -Tuân theo định luật Ôm -Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại vào nhiệt độ: ρ=ρ0(1+α(t-t0)) trong đó : ρ0 là điện trở suất ở t0(0C) α là hệ số nhiệt điện trở(K-1) -Sự phụ thuộc của điện trở của kim loại vào nhiệt độ: R=R0(1+α(t-t0)) trong đó : R0 là điện trở ở t0(0C) -Có tác dụng nhiệt 2)Hoạt động 2: Giới thiệu về sự có mặt của êlectron tự do trong kim loại. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung GV dựa vào H17.2 giới thiệu sự có mặt và hoạt động của các êlectron tự do trong mạng tinh thể kim loại. HS nhắc lại về cấu trúc tinh thể của kim loại. 2)Electron tự do trong kim loại: -Các kim loại có cấu trúc tinh thể : ng.tử mất electron6 hóa trị thành ion dương, sắp xếp một cách tuần hoàn trật tự . các electron6 hóa trị tách khỏi ng.tử và chuyển động hỗn loạn trong mạng , gọi là electron tự do , +Kloại khác nhua có mật dộ khác nhau . Mật độ này không đổi đối với mỗi k loại +Khgi không có điện trường ngoài , : không tạo ra dòng điện 3)Hoạt động 3: Giải thích tính chất điện của kim loại. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung GV đặt vấn đề: khi đặt vào 2 đầu kim loại một hiệu điện thế thì các êlectron tự do sẽ chuyển động như thế nào? GV kết luận: sự di chuyển đó của êlectron tạo ra dòng điện. GV nhấn mạnh cho HS bản chất dòng điện trong kim loại và giảng giải cho HS hiểu nội dung của SGK Gv hướng dẫn cho hs dùng thuyết electron để giải thích các tính chất điện của kim loại. GV đặt vấn đề cho HS :trong khi các êlectron tự do di chuyển như thế thì có xảy ra hiện tượng gì với chúng? GV nhấn mạnh thêm: điện trở còn được gây ra bởi các sai hỏng tinh thể. HS trả lời C3: các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau và mật độ êlectron tự do khác nhau=>tác dụng ngăn cản chuyển động có hướng của các êlectron tự do trong mỗi kim loại cũng khác nhau. Hs trả lời: các electron sẽ chịu thêm tác dụnh của điện trường và chuyển động theo sự tác động ấy.Cụ thể là các electron chuỷen động ngược chiều điện trường. Hs đọc thêm sgk để lĩnh hội kiến thức tốt hơn. HS đọc SGK rút ra kết luận cho các hiện tượng HS trả lời C3: các kim loại khác nhau có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau và mật độ êlectron tự do khác nhau=>tác dụng ngăn cản chuyển động có hướng của các êlectron tự do trong mỗi kim loại cũng khác nhau. 3)Giải thích tính chất điện của kim loại: -Bản chất dòng điện trong kim loại: sgk -Giải thích các tính chất điện của kim loại bằng thuyết electron tự do: +Mật độ electron lớn nên dẫn điện tốt +Có điện trở do electron va chạm vào các ion dương ; t0 cao ion dương dao động mạnh nên điện trở tăng +Khi electron va chạm truyền năng lượng cho ion dương nên tăng nội năng của kim loại : chuyển hóa thành nhiệt 4)Củng cố và dặn dò: a)Củng cố: -Nêu tính chất điện của kim loại.Vận dụng thuyết electron để giải thích các tính chất điện của kim loại. -Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ như thế nào? ++Trắc nghiệm : Câu 1 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. Câu 2 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. Câu 3 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 mật độ electron lớn C. Do sự va chạm của các ion (+) ở các nút mạng với nhau. D. Do sự va chạm của các electron với nhau. Câu.4 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. Câu.5 Một sợi dây đồng có điện trở 74W ở 500 C, có điện trở suất α = 4,1.10-3K-1. Điện trở của sợi dây đó ở 1000 C là: A. 86,6W B. 89,2W C. 95W D. 82W Câu.6 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Hạt tải điện trong kim loại là electron. B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không đổi C. Hạt tải điện trong kim loại là iôn dương và iôn âm. D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt. Câu.7 Một sợi dây bằng nhôm có điện trở 120W ở nhiệt độ 200C, điện trở của sợi dây đó ở 1790C là 204W. Điện trở suất của nhôm là: A. 4,8.10-3K-1 B. 4,4.10-3K-1 C. 4,3.10-3K-1 D. 4,1.10-3K-1 Câu.8 Phát biểu nào sau đây là đúng? Khi cho hai thanh kim loại có bản chất khác nhau tiếp xúc với nhau thì: A. Có sự khuếch tán electron từ chất có nhiều electron hơn sang chất có ít electron hơn. B. Có sự khuếch tán iôn từ kim loại này sang kim loại kia. C. Không có hiện tượng gì xảy ra. D. Có sự khuếch tán eletron từ kim loại có mật độ electron lớn sang kim loại có mật độ electron nhỏ hơn. Câu.9 Để xác định được sự biến đổi của điện trở theo nhiệt độ ta cần các dụng cụ: A. Ôm kế và đồng hồ đo thời gian. B. Vôn kế, ampe kế, cặp nhiệt độ. C. Vôn kê, cặp nhiệt độ, đồng hồ đo thời gian. D. Vôn kê, ampe kế, đồng hồ đo thời gian. b)Dặn dò: -Hs làm 3 bài tập trong SGK. -Về nhà làm các bài tập trong SBT. -Chuẩn bị bài mới.