DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI LÀ GÌ?

Dòng điện trong kim loại chính là dòng chuyển dời theo hướng của các hạt electron tự do chịu tác dụng của điện trường. Hệ số nhiệt điện trở không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn dựa vào độ sạch và chế độ gia công của chính vật liệu đó. Một khi nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại cũng giảm liên tục.

I.Dòng điện trong kim loại là gì?

Ở trong kim loại, những nguyên tử khi bị mất electron hóa trị sẽ trở thành các ion dương (+).

Những ion dương (+) được liên kết với nhau theo một trật tự nhất định để tạo nên mạng tinh thể kim loại.

Các chuyển động nhiệt của những ion càng mạnh thì mạng tinh thể sẽ càng trở nên mất trật tự.

Những electron hóa trị được tách khỏi nguyên tử và trở thành những electron tự do có mật độ n không đổi (trong đó n là hằng số). Chúng được chuyển động hỗn loạn không ngừng và tạo thành khí electron tự do choán hoàn toàn bộ thể tích khối kim loại và không sản sinh ra dòng điện nào.

Điện trường được sinh ra bởi nguồn điện ngoài và đẩy khí electron trôi ngược theo chiều của điện trường để tạo ra dòng điện.

Việc mất trật tự của các mạng tinh thể gây cản trở cho chuyển động của các electron tự do, là lý do gây nên điện trở kim loại. Những loại mất trật tự thường hay gặp là những chuyển động nhiệt của các ion có trong mạng tinh thể, sự méo của mạng tinh thể bởi biến dạng cơ học và những nguyên tử lạ có lẫn trong kim loại. Điện trở kim loại khá là nhạy cảm với những yếu tố trên.

Theo thuyết electron về tính chất dẫn điện có trong kim loại cho ta thấy hạt tải điện của kim loại là electron tự do. Chúng có mật độ rất cao nên kim loại có đặc điểm dẫn điện rất tốt. Những tính chất khác của dòng điện có trong kim loại cũng có thể được suy ra từ tính chất này.

Vì vậy, dòng điện của kim loại là những chuyển dời có hướng của những electron tự do chịu tác động của điện trường.

II.Điện trở của kim loại khi ở nhiệt độ thấp:

Khi ở nhiệt độ thấp, kim loại có điện trở suất giảm liên tục. Đối với một số kim loại và hợp kim khi ở trong một môi trường có nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn Tc thì điện trở của kim loại sẽ đột ngột giảm xuống mức 0. Ta nói rằng những vật liệu ấy đã được chuyển đổi sang trạng thái siêu dẫn.

Một số ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn:

Những cuộn dây siêu dẫn được sử dụng để tạo ra những từ trường rất mạnh.

Dự kiến sử dụng dây siêu dẫn trong việc tải điện và hao tổn năng lượng trên dây sẽ không còn nữa.

III.Hiện tượng nhiệt điện là gì?

Theo thuyết electron về tính chất dẫn điện dành cho kim loại còn cho ta thấy rằng nếu một sợi dây kim loại có 1 đầu nóng và 1 đầu lạnh, thì những chuyển động nhiệt của electron sẽ khiến cho 1 phần electron tự do của đầu nóng được dồn về đầu lạnh. Khi đó đầu nóng sẽ tích điện dương và ở đầu lạnh sẽ tích điện âm.

Giữa đầu lạnh và đầu nóng có 1 hiệu điện thế nào đó. Trong trường hợp nếu ta lấy hai dây kim loại khác loại nhau và hàn hai đầu đó với nhau. Một mối hàn ở nhiệt độ rất cao và một mối hàn ở nhiệt độ khá thấp thì hiệu điện thế ở đầu lạnh và đầu nóng của mỗi dây sẽ không giống nhau, làm cho mạch có 1 suất điện động hay còn được gọi là suất điện động nhiệt điện. Và bộ 2 dây dẫn hàn 2 đầu vào nhau được gọi là cặp nhiệt điện.

Tuy suất điện động nhỏ nhưng lại rất ổn định theo thời gian cùng với điều kiện thí nghiệm. Nên các cặp nhiệt điện được sử dụng phổ biến để đo nhiệt độ.

IV. Các tác dụng của dòng điện:

1.Có tác dụng nhiệt:

Khi có sự xuất hiện của dòng điện, đa phần các vật dẫn điện sẽ đều nóng lên. Khi những vật dẫn đó đủ nóng thì khi đó thiết bị sẽ hoạt động.

2.Có tác dụng phát sáng:

Dòng điện có tác dụng phát sáng đối với một số loại đèn như đèn Led, đèn bút thử điện và không cần có tác dụng của nhiệt.

3.Có tác dụng từ:

Dòng điện khi chạy qua dây dẫn điện sẽ tạo nên lực từ tác động lên các nam châm được đặt ở gần nó.

4.Có tác dụng hóa học:

Ở trong dung dịch điện phân, dòng điện khi đi qua dung dịch này sẽ làm cho dung dịch bị phân ly   thành những ion âm (-) và những ion dương (+) có thể di chuyển được giữa 2 điện cực.

Tác dụng hóa học ở dòng điện là cơ sở cho việc mạ điện.