Dòng điện trong kim loại là gì ? Đặc điểm và Tác Dụng

243
dong-dien-trong-kim-loai

Dòng điện trong kim loại là gì ? Đây là câu hỏi nhận được rất nhiều sự quan tâm của khách hàng. Nắm bắt được vấn đề này, hôm nay điện nước Khánh Trung sẽ bật mí giúp bạn. Hãy theo dõi 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.

dong-dien-trong-kim-loai2

Đặc điểm dòng điện trong kim loại là gì ?

– Ở 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.

tinh-chat-dong-dien-kim-loai

– 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.

dong-dien-trong-kim-loai-1

– 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.

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

Điện trở suất p của kim loại thường tăng theo nhiệt độ gần đúng ở 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

Nếu nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim sẽ cũng giảm theo. Tới 0ok, 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.

HIEN-TUONG-SIEU-DAN

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

Khi hàn 2 đầu dây kim loại với nhau thì hiệu điện thế ở đầu nóng và đầu lạnh của mỗi dây sẽ khác nhau, ở mạch sẽ xuất hiện một suất điện động.

E = αT( t1 – t2 )

Trong đó:

– t1: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao (K)

– t2: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp (K)

– αT là hệ số nhiệt điện động (V/K)

Ứng dụng: Sản xuất cặp nhiệt điện nhằm đo nhiệt độ.

hien-tuong-nhiet-dan

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

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.

Chắc hẳn qua những thông tin trên đã giúp bạn giải quyết được thắc mắc dòng điện trong kim loại là gì ? Hi vọng bài viết thật sự hữu ích với bạn. Chúc may mắn!