Dòng điện trong kim loại là gì? Ứng dụng của chúng trong cuộc sống? Mời bạn đọc cùng supperclean.vn ôn luyện kiến thức Vật Lý 7 này qua bài viết dưới đây.
Contents
Dòng điện trong kim loại là gì lớp 7?
Dòng điện trong kim loại thực chất là quá trình dịch chuyển có hướng của các electron do tác động của điện trường. Sự chênh lệch giữa hai đầu điện thế sẽ tạo ra dòng electron dịch chuyển có hướng trong thanh kim loại.
Khi chuyển động, electron sẽ di chuyển tự do, va chạm với các icon ở nút mạng rồi truyền động năng cho chúng. Sự va chạm này sẽ gây ra điện trở của dây dẫn kim loại.
Bên cạnh đó, hệ số điện trở cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như độ tinh khiết của kim loại, nhiệt độ và chế độ gia công. Điện trở suất của kim loại tỷ lệ thuận với nhiệt độ, tức là nhiệt độ giảm thì điện trở suất cũng giảm theo.
Chiều dịch chuyển của điện tích dương được lấy làm chiều quy ước của dòng điện. Vì vậy, chiều của dòng điện trong kim loại sẽ ngược chiều với chiều di chuyển của các electron tự do.
Bản chất dòng điện trong kim loại là gì?
Theo lý thuyết của dòng điện trong kim loại là gì thì bản chất của chúng được giải thích như sau:
- Khi các nguyên tử mất electron hóa trị sẽ trở thành ion dương (+).
- Số lượng nhiều các ion (+) sẽ liên kết với nhau theo một trật tự nhất định, tạo thành mạng tinh thể kim loại.
- Với mật độ n không đổi, các electron hóa trị có xu hướng tách ra khỏi nguyên tử, trở thành electron tự do. Chúng chuyển động hỗn loạn, không theo bất kỳ trật tự nào và không tạo ra dòng điện.
- Khi ta đặt một nguồn điện tại 2 đầu của dây dẫn kim loại => tạo ra điện trường.
- Sự chênh lệch giữa hai đầu điện thế khiến các electron tự do dịch chuyển ngược chiều với chiều của điện trường; tạo ra dòng điện.
- Các electron tự do dịch chuyển và va chạm với ion dương tạo ra năng lượng và khiến dây dẫn kim loại nóng lên. Dòng điện duy trì càng lâu, nhiệt lượng tạo ra càng lớn gây cản trở chuyển động của electron và tạo ra điện trở trong thanh kim loại.
Điện trở suất trong kim loại
Theo khái niệm và bản chất dòng điện trong kim loại là gì, điện trở suất của kim loại cũng sinh ra từ quá trình này. Công thức tính như sau:
Điện trở cản trở dòng điện, gây lãng phí điện năng nên người ta luôn tìm cách giảm điện trở bằng các cách sau:
- Dùng dây dẫn có tiết diện lớn.
- Giảm bớt chiều dài của dây dẫn. Tuy nhiên, phương án này còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nên không mấy khả thi.
- Giảm bớt điện trở suất
XEM THÊM: Hằng số là gì Toán lớp 7? Định nghĩa và ví dụ minh họa
Hiện tượng siêu dẫn
Hiện tượng siêu dẫn xuất hiện như nhiệt độ xuống thấp hơn so với nhiệt độ Tc, đồng thời điện trở giảm xuống đột ngột bằng 0. Khi đó, kim loại rơi vào trạng thái siêu dẫn. Đặc biệt, người ta có thể duy trì dòng điện trong thời gian dài khi kim loại ở trạng thái siêu dẫn dù không được kết nối với dòng điện. Các ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn là:
- Tạo ra từ trường mạnh
- Sản xuất cặp nhiệt điện
- Sử dụng để tải điện, giảm bớt hao hụt trên đường dây.
Hiện tượng nhiệt điện
Hàn 2 đầu của 2 dây kim loại với nhau. Một mối hàn có nhiệt độ cao, mối còn lại có nhiệt độ thấp. Sự chênh lệch hai đầu nóng – lạnh tạo ra hiệu điện thế của từng dây khác nhau và hình thành suất điện động nhiệt điện. Hai dây dẫn này gọi là cặp nhiệt điện. Hiện tượng nhiệt điện được ứng dụng để sản xuất cặp nhiệt điện do nhiệt độ.
Dòng điện trong kim loại dùng để làm gì?
- Chế tạo nam châm điện
- Chế tạo máy quét MRI dùng trong y học, máy gia tốc mạnh.
- Ngắt mạch điện từ
- Các thiết bị khoa học như máy quét, thiết bị siêu tốc,…
- Một số vật dụng khác: van điều khiển điện, nhiệt kế,…
Cách đo và tạo ra dòng điện trong kim loại là gì?
Dòng điện kim loại được tạo ra như thế nào?
Cách làm phổ biến nhất là sử dụng một điện áp vào hai đầu của mẫu kim loại. Điện áp này sẽ tạo ra lực đẩy electron tự do dịch chuyển theo một hướng, hình thành dòng điện trong kim loại. Ngoài ra, người ta cũng áp dụng các cách sau để tạo ra dòng điện trong kim loại như:
- Dùng ắc quy hoặc pin
- Dùng dây dẫn có điện.
- Đưa cục nam châm quay xung quanh dây dẫn.
XEM THÊM: Hiệu ứng nhà kính là gì? Nguyên nhân, tác hại và giải pháp hạn chế
Cách đo dòng điện
Hiện nay, có nhiều dụng cụ hỗ trợ để đo cường độ dòng điện nhưng ampe kế vẫn được dùng phổ biến nhất. Đê đo cường độ dòng điện, người ta sẽ mắc ampe kế nối tiếp với đoạn mạch cần đo là được.
Trên đây là bài viết cung cấp thông tin dòng điện trong kim loại là gì và một số kiến thức liên quan. Hy vọng sẽ mang đến kiến thức hữu ích với bạn đọc!
