Giáo án Vật Lí Lớp 11 - Tiết 25: Dòng điện trong kim loại - Năm học 2011-2012

Ngày soạn 5/11/2011 CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Tiết 25. DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức + Nêu được điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ. + Nêu được hiện tượng nhiệt điện là gì + Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì. 2. Kỹ năng II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên + Chuẫn bị thí nghiệm đã mô tả trong sgk. + Chuẫn bị thí nghiệm về cặp nhiệt điện (nếu có). 2. Học sinh Ôn lại :+ Tính dẫn điện của kim loại trong sgk lớp 9. + Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm. III. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC: Diễn giảng - đàm thoại IV. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ 3. Nội dung bài mới a. Đặt vấn đề b. Bài mới Hoạt động 1 (15 phút) : Tìm hiểu bản chất của dòng điện trong kim loại. Hoạt động của giáo viên-học sinh Nội dung cơ bản - Yêu cầu học sinh nhắc lại mạng tinh thể kim loại và chuyển động nhiệt của nó. - Giới thiệu các electron tự do trong kim loại và chuyển động nhiệt của chúng. - Giới thiệu sự chuyển động của các electron tự do dưới tác dụng của lực điện trường. - Yêu cầu học sinh nêu nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. - Yêu cầu học sinh nêu loại hạt tải điện trong kim loại. - Yêu cầu học sinh nêu bản chất dòng điện trong kim loại. HS: trả lời câu hỏi của GV I. Bản chất của dòng điện trong kim loại + Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại. Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng. + Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào. + Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện. + Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường . Hoạt động 2 (5 phút) : Tìm hiểu sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. Hoạt động của giáo viên-học sinh Nội dung cơ bản - Giới thiệu điện trở suất của kim loại và sự phụ thuộc của nó vào nhiệt độ. - Giới thiệu khái niệm hệ số nhiệt điện trở. - Yêu cầu học sinh thực hiện C1. HS: thực hiện các yêu cầu của GV II. Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ Điện trở suất r của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất : r = r0(1 + a(t - t0)) Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó. Hoạt động 3 (10 phút) : Tìm hiểu điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn. Hoạt động của giáo viên-học sinh Nội dung cơ bản - Yêu cầu học sinh giải thích tại sao khi nhiệt độ giảm thì điện trở kim loại giảm. HS: Giải thích - Giới thiệu hiện tượng siêu dẫn. - Giới thiệu các ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn. - Yêu cầu học sinh thực hiện C2. III. Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Đến gần 00K, điện trở của kim loại sạch đều rất bé. Một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0. Ta nói rằng các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra các từ trường rất mạnh. Hoạt động 4 (10 phút) : Tìm hiểu hiện tượng nhiệt điện. Hoạt động của giáo viên-học sinh Nội dung cơ bản - Giới thiệu hiện tượng nhiệt điện. - Giới thiệu suất điện động nhiệt điện. - Yêu cầu học sinh nêu các ứng dụng của cặp nhiệt điện. IV. Hiện tượng nhiệt điện Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau và hàn hai đầu với nhau, một mối hàn giữ ở nhiệt độ cao, một mối hàn giữ ở nhiệt độ thấp, thì hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh của từng dây không giống nhau, trong mạch có một suất điện động E. E gọi là suất điện động nhiệt điện, và bộ hai dây dẫn hàn hai đầu vào nhau gọi là cặp nhiệt điện. Suất điện động nhiệt điện : = aT(T1 – T2) Cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ. 4. Cũng cố: Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài. 5. Dặn dò: Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập từ 5, 6, 9 trang 78 sgk và 13.10, 13.11 SBT. V. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY