›
›
›

Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 15: Dòng điện trong kim loại

pptx 70 trang thanhhien97 4400
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 15: Dòng điện trong kim loại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptxbai_giang_vat_li_lop_11_bai_15_dong_dien_trong_kim_loai.pptx

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 15: Dòng điện trong kim loại

  1. I. Electron tự do trong kim loại Các electron này được gọi là electron tự do, chúng tạo thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của tinh thể kim loại.
  2. I. Giải thích tính chất điện của kim loại 1. Bản chất của kim loại Khi đặt một điện trường ngoài vào kim loại. Lực điện sẽ tác dụng làm các êlectron chuyển động ngược chiều điện trường, tạo thành dòng điện trong kim loại.
  3. Nguyên nhân gây ra hiện tượng tỏa nhiệt của dây dẫn KL: Trong khi va chạm, êlectron truyền một phần động năng của nó cho ion, làm ion dao động mạnh lên, vì thế mà kim loại nóng lên và tỏa nhiệt. + + - + - - + + - - + - +
  4. I. Hiện tượng nhiệt điện Tiến hành thí nghiệm D©y ®ång mA A B D©y Constantan
  5. THÍ nghiệm
  6. I. Hiện tượng nhiệt điện Ứng dụng của Hiện tượng nhiệt điện - Nhiệt kế nhiệt điện C 1 - Pin nhiệt điện a b 2 2’ mV
  7. PowerpotX
  8. Ứng dụng Máy lạnh sử dụng hiệu ứng nhiệt điện Là một linh kiện gồm hai vật dẫn khác nhau có hai mối hàn tạo thành mạch điện. Khi cho dòng điện chạy qua, một đầu mối hàn nóng lên, còn đầu kia lạnh đi. Đây là một linh kiện có hai mặt, một mặt lạnh chuyển nhiệt sang mặt nóng. Để hiệu suất hoạt động của thiết bị làm lạnh theo nguyên lí của hiện tượng cao hơn, người ta lấy hai vật dẫn kim loại khác nhau bằng hai tấm bán dẫn khác loại, bán dẫn loại p và bán dẫn loại n.
  9. Hiện tượng siêu dẫn Dòng điện trong kim loại bị tổn hao năng lượng do các electron chuyển động va chạm với các vị trí mất trật tự của mạng tinh thể. Trong các nguyên nhân làm cản trở chuyển động của electron, đáng kể nhất là dao động của các ion nút mạng. Sự mất trật tự này tăng lên khi nhiệt độ tăng, làm cho điện trở của vật dẫn tăng. Theo biểu thức điện trở suất của kim loại, khi nhiệt độ giảm đều thì điện trở suất của kim loại cũng giảm đều. Năm 1911, nhà vật lý người Hà Lan Kamerlingh Onnes đã phát hiện ra, điện trở của thuỷ ngân đột ngột giảm tới 0 khi nhiệt độ của thuỷ ngân giảm xuống tới 4,2 K. Nhiệt độ Tc = 4.2 K được gọi là nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn của thuỷ ngân. Trên nhiệt độ chuyển pha, thuỷ ngân ở trạng thái thường, dưới nhiệt độ chuyển pha, thuỷ ngân ở trạng thái siêu dẫn (điện trở bằng 0).
  10. Ứng dụng Nhiệt kế nhiệt điện: Pin nhiệt điện
  11. Bom E: Từ trừơng siêu dẫn sẽ tạo ra một dao động để hủy thiết bị truyền thông điện tử. Thiết bị Này đã từng được quân đội Mỹ sử dụng năm 2003
  12. Ứng dụng hiện tượng siêu dẫn Tàu chạy trên đệm từ Con tàu có thể “lướt” trên nam châm siêu dẫn.
  13. Dây siêu dẫn nhiệt độ cao thế hệ 2 (2G) Nam châm điện lớn nhất thế giới
  14. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN Bản chất của dòng điện trong chất điện phân: là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường về hai điện cực nhúng vào dung dịch điện phân Ứng dụng của hiện tượng điện phân: 1. Điều chế xút- clo- hiđro 2. Luyện kim:Người ta dựa vào hiện tượng dương cực tan để tinh chế kim lọai. 3. Mạ điện:Mạ điện là phương pháp điện phân để phủ một lớp kim loại, thường là kim loại không gỉ như Ni, Cr, Au, Ag lên những vật bằng kim lọai khác 4. Đúc điện:Để đúc một khuôn mẫu có các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao, người ta dùng trên nguyên tắc đúc điện phân
  15. 1. Các nguồn pin • Pin volta + Cu - Zn • Pin Daniell •Pin Leclanché H2SO4 + H2O
  16. 2. Acquy Acquy chì Acquy kiềm Pin nhiên liệu Pin mặt trời
  17. Dòng điện trong chất khí
  18. 1. Sự phóng điện trong chất khí Thí nghiệm
  19. THÍ NGHIEÄM VônVônkếkcóế chchỉỉssốố0 + - + - Khi cho đền cồn vào thì xảy ra hiện tượng gì? + - + - 0 + -
  20. 1. Sự phóng điện trong chất khí Thí nghiệm Kết quả
  21. 1. Sự phóng điện trong chất khí Thí nghiệm Kết quả Kết luận
  22. 1. SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ KẾT LUẬN ➢Ở điều kiện thường không khí là điện môi ➢Ở điều kiện nhiệt độ không khí dẫn điện. Lúc này dòng điện chạy qua môi trường khí nóng từ bản nọ sang bản kia → Sự phóng điện ➢Kết quả này tương tự với môi trường khí khác
  23. Dòng điện trong chất khí Bản chất 1 2 Sự phóng điện
  24. 2. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường
  25. 3, CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG Tia lửa điện Hồ Quang Điện
  26. Dòng điện trong chất khí Bản chất Ứng dụng 1 2 3 Áp suất Áp suất Sự bình thấp phóng thường điện
  27. 3, CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG a. Tia lửa điện (tia điện) Ion hóa khí Mô hình tia lửa điện +
  28. 3, CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG a. Tia lửa điện (tia điện) Tái chế bê tông Đốt cháy xilanh (động cơ nổ) - Không có hình dạng nhất định - Sinh ra ozon có mùi khét
  29. 3, CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG a. Tia lửa điện (tia điện) b, Sét Các đám mây trái dấu đến gần nhau -Phát sinh do: Đám mây tích điện với mặt đất U = 108 → 109 V ; I = 10 000 – 50 000 A Tạo thành tia lửa điện khổng lồ Áp suất không khí tăng đột ngột Tiếng nổ
  30. 3, CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ Ở ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG a. Tia lửa điện (tia điện) b. Sét C. Hồ quang điện Điều kiện xảy ra • Không khí áp suất thường hoặc thấp • Giữa 2 điện cực có hiệu điện thế không lớn Đặc điểm • Tỏa nhiệt • Tỏa ánh sáng mạnh Ứng dụng • Hàn điện • Nấu chảy kim loại • Đèn chiếu sáng
  31. ỨNG DỤNG
  32. Đèn huỳnh quang Vônfam
  33. 1. Dòng điện trong chân không Trong thực tế, khi làm giảm áp suất chất khí trong một ống xuống dưới 10-4mmHg, lúc đó phân tử khí có thể chuyển động từ thành nọ đến thành kia của ống mà không va chạm với các phân tử khác thì trong ống được xem là chân không Ống thủy tinh Phân tử khí
  34. K A + - Đóng Khi K bị đốt nóng → electron bứt ra khỏi mặt catôt → Sự phát xạ nhiệt electron → Electron tự do chuyển động hỗn loạn
  35. Ứng dụng của dòng điện trong chân không Ống phóng điện tử: Kính hiển vi điện tử: • Màn hình máy thu hình • Kính hiển vi điện tử • Màn hình màu truyền qua • Màn hình dao động kí điện tử • Kính hiển vi điện tử quét
  36. TIA CATOT Tia catot là một dòng các electron phát ra từ catot, có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian, được sinh ra khi phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp. Cũng có thể tạo ra bằng 1 súng electron. Tia catot (ánh sáng màu xanh lục) trong ống catot
  37. TIA CATOT ❖ Đặc điểm: ▪ Tia catot truyền thẳng và bị lệch (bẻ cong) trong từ trường, điện trường. ▪ Tia catot mang năng lượng có khả năng đâm xuyên. ▪ Tia catot có thể làm phát quang 1 số chất và làm ion hóa không khí
  38. Tia catôt mang năng lượng Làm đen phim ảnh, huỳnh quang tinh thể, phát tia X, làm nóng vật, tác dụng lực lên vật K A - +
  39. Tia catôt làm phát quang một số chất khi đập vào chúng Vôi
  40. Tia catôt bị lệch trong điện trường và từ trường
  41. TIA CATOT
  42. ĐÈN HÌNH: • Chùm electron do súng electron phát ra được điều chỉnh cho đi qa khoảng không giữa hai cuộn dây Y và X (được cuốn theo dạng đặc biệt và gọi là cuộn lái tia), rồi hội tụ trên màn huỳnh quang giữ ở điện áp cao, để lại ở đó 1 chấm sáng M. Dùng từ trường tạo bởi hai dòng điện biến đổi theo thời gian theo quy luật thích hợp chạy qua hai cuộc dây Y và X, ta làm lệch chùm electron theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang, cho M vẽ nên những đường ngang, làm sáng toàn bộ màn huỳnh quang. Cường độ của tín hiệu ảnh có chỗ yếu, chỗ mạnh, làm màn huỳnh quang có các điểm tối sáng khác nhau tạo ra hình ảnh. Đèn hình được dùng trong tivi hay máy vi tính.
  43. Kính hiển vi điện tử quét Là một thiết bị cho phép quan sát hình ảnh bề mặt mẫu với độ phân giải cao hơn kính hiển vi quang học hàng ngàn lần. cơ sở của việc tạo ảnh dựa trên sự tương tác của electron và mẫu nghiên cứu nên kính hiển vi điện tử quét không chỉ cho hình ảnh bề mặt với độ phân giải cao mà còn cho biết nhiều thông tin quan trọng khác của mẫu như: thành phần hóa học cách sắp xếp các nguyên tử.
  44. Kính hiển vi điện tử truyền qua Chùm electron phát ra từ súng điện tử được hội tụ bởi các thấu kính điện từ trước khi đi qua mẫu. độ rộng của chùm electron tới mẫu được điều khiển bởi một khe hẹp. chùm electron truyền qua mẫu tiếp tục đi qua một thấu kính điện từ gọi là vật kính. Khe hẹp ngay sau vật kính cho phép lựa chọn vùng cần quan sát. Chùm electron này qua một thấu kính trung gian trước, sau đó đi qua thấu kính phóng đại làm cho ảnh của vùng nghiên cứu (được chọn bởi khe hẹp sau vật kính) được phóng đại hàng trăm ngàn lần. nhờ đó có thể quan sát được các cấu trúc cỡ nm của mẫu. Ngoài việc cho biết hình dạng, kích thước hạt, biên hạt, kính hiển vi điện tử truyền qua còn cho biết thông tin về sự sắp xếp các hạt, các nguyên tử trên từng diện tích vimo (vùng micromet). Do cách tạo ảnh từ chùm electron truyền qua nên các mẫu nghiên cưú phải rất mỏng để electron có thể truyền qua được.
  45. CÁC LOẠI Kính hiển vi điện tử Kính hiển vi điện tử quét Kính hiển vi điện tử truyền qua
  46. 1. Chất bán dẫn • Chất bán dẫn là chất có điện trở suất nằm trong khoảng trung gian giữa kim loại và điện môi. • Nhóm vật liệu bán dẫn tiêu biểu là gecmani và silic.
  47. Kiểm tra nhanh Điều nào sau đây SAI khi nói về chất bán dẫn. a) Bán dẫn có điện trở giảm khi tăng nhiệt độ. b) Bán dẫn pha tạp chất có điện trở nhỏ hơn so với bán dẫn tinh khiết. c) Khi chiếu sáng một khối bán dẫn, nó có thể chuyển từ trạng thái cách điện sang trạng thái dẫn điện. d) Với cùng một điều kiện, khối bán dẫn lúc thì là chất cách điện, lúc thì là chất dẫn điện.
  48. Cảm biến nhiệt độ được trong điều hòa không khí được làm từ chất bán dẫn. Nồi cơm điện có thể nấu cơm một cách hoàn hảo là nhờ hệ thống điều khiển nhiệt độ chính xác có sử dụng chất bán dẫn. Bộ vi xử lý của máy tính CPU cũng được làm từ các nguyên liệu chất bán dẫn.
  49. Cray Jaguar, 1.750.000.000.000.000 Flopts Tianhe-I, 2.570.000.000.000.000 Flopts
  50. Tianhe-I
  51. Nhiều sản phẩm tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủ lạnh và bóng đèn LED cũng sử dụng chất bán dẫn.
  52. Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn cũng đóng một vai trò trung tâm trong hoạt động của các máy ATM, xe lửa, internet, truyền thông và nhiều thiết bị khác trong cơ sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn như trong mạng lưới y tế được sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe người cao tuổi, vv Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm năng lượng, thúc đẩy việc bảo tồn môi trường toàn cầu.
  53. Chất bán dẫn và tính chất Hạt tảitải điệnđiện trongtrong chấtchất bánbán dẫn,dẫn. bánBán dẫndẫn loạiloại nn và và bán dẫn loại p p-n Lớp chuyển tiếp p-n Điôt bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng điôt bán dẫn Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của tranzito lưỡng p-n cực n-p-n
  54. CÂU HỎI 1: NƯỚC NÀO PHÁT MINH RA TÀU HỎA ĐỆM? a NHẬT BẢN b ANH c HOA KỲ d ĐỨC
  55. CÂU HỎI 2: NAM CHÂM SIÊU DẪN LỚN NHẤT ĐẶT Ở ĐÂU a PHÁP b ĐỨC c NHẬT d THỤY SĨ
  56. CÂU HỎI 3: BOM NÀO ĐƯƠC TẠO NÊN TỪ ỨNG DỤNG CỦA HIÊN TƯƠNG SIÊU DẪN a BOM NAPAL b BOM E c BOM MK 17/24 d BOM FRITZ -X
  57. CÂU HỎI 4: HỢP KIM NÀO DƯỚI ĐÂY ĐƯỢC SỬ DỤNG LÀM PIN NHIỆT ĐIỆN a CONSTANTAN b ĐỒNG ĐIẾU c FERO d PERMALLOY
  58. CÂU HỎI 5: ĐỂ ĐO NHIỆT ĐỘ RẤT CAO CŨNG NHƯ RẤT THẤP TA DÙNG NHIỆT KẾ a NHIỆT KẾ NHIỆT ĐIỆN b NHIỆT KẾ RƯỢU c NHIỆT KẾ THUỶ NGÂN d NHIỆT KẾ HỒNG NGOẠI