Chuyên đề dòng điện trong kim loại, các hiện tượng nhiệt điện và siêu dẫn

Chuyên đề dòng điện trong kim loại, các hiện tượng nhiệt điện và siêu dẫn bồi dưỡng HSG Vật lí 11 gồm 08 trang, được trích dẫn từ cuốn sách Công Phá Đề Thi Học Sinh Giỏi Vật Lí Lớp 11 của tác giả Nguyễn Phú Đồng.

**A – TÓM TẮT KIẾN THỨC

B – NHỮNG CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP**

VỀ KIẾN THỨC VÀ KĨ NĂNG:

– Trong kim loại, hạt tải điện là các electron. Khi chưa có điện trường ngoài, các electron chuyển động nhiệt hỗn độn nên không tạo thành dòng điện trong kim loại; khi có điện trường ngoài, các electron chuyển động có hướng ngược chiều điện trường tạo thành dòng điện trong khối kim loại.

– Độ dẫn điện của mỗi kim loại phụ thuộc vào điện trở suất của nó. Kim loại có điện trở suất càng nhỏ thì dẫn điện càng tốt. Điện trở suất (điện trở) của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ của nó.

– Khi nhiệt độ không đổi, với vật dẫn kim loại hình trụ tiết diện S, dài l, ta có: I = U US = R ρl (định luật Ôm cho đoạn mạch điện trở).

VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

Với dạng bài tập về sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ. Phương pháp giải là:

– Sử dụng các công thức:

• Điện trở suất: t 0 0 ρ = ρ [1 + α(t – t )].

• Điện trở: Rt = R0 0 [1 + α(t – t )].

R0 là điện trở suất và điện trở của kim loại ở t0 (oC), thường lấy ở 20oC; t ρ Rt là điện trở suất và điện trở của kim loại ở t(oC); α là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K – 1.

– Một số chú ý: R1 là điện trở suất và điện trở của kim loại ở nhiệt độ t1; ρ2 R2 là điện trở suất và điện trở của kim loại ở nhiệt độ t2.

• Cần kết hợp với định luật Ôm (khi nhiệt độ không đổi), công thức về sự phụ thuộc của điện trở vật dẫn vào hình dạng và kích thước của nó: R = ρSl.

Với dạng bài tập về dòng nhiệt điện. Phương pháp giải là:

– Sử dụng công thức: e = T 1 2 α (T – T ) (e là suất điện động nhiệt điện; T1, T2 là nhiệt độ của hai mối hàn nóng và lạnh; T α là hệ số nhiệt điện động, đơn vị μV/K).

– Một số chú ý:

• Đơn vị của αT là (μV/K) nên khi tính ra đơn vị của e phải là μV (1μV = 10-3mV = 10-6V).

• T1 là nhiệt độ của mối hàn có nhiệt độ thấp hơn, T2 là nhiệt độ của mối hàn có nhiệt độ cao hơn. Dòng nhiệt điện tuân theo định luật Ôm cho toàn mạch.

Với dạng bài tập về bản chất dòng điện trong kim loại. Phương pháp giải là:

– Sử dụng các công thức:

• Mật độ electron: n0 = NV = NSl = NSv.Δt (N là số e trong thể tích V) hay n0 = nN’ = nNA A là hóa trị và nguyên tử khối của kim loại; NA là số Avôgađrô; D là khối lượng riêng của kim loại; v là tốc độ trung bình của các electron trong kim loại.

• Điện tích truyền qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian t.

• Tốc độ trung bình của các electron (vận tốc trôi).

– Một số chú ý: Phân biệt giữa n (hóa trị của kim loại) và n0 (mật độ electron trong kim loại).

C – CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG