1. Dòng điện trong kim loại là gì?
- Dòng điện trong kim loại là dòng các êlectrôn tự do dịch chuyển có hướng.
- Các êlectrôn bị cực dương của nguồn điện hút, bị cực âm của nguồn điện đẩy.
- Dấu mũi tên biểu thị chiều dịch chuyển của các êlectrôn.
2. Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì?
- Theo lý thuyết dòng điện trong kim loại thì bản chất của dòng điện trong kim loại là:
+ Khi bị mất electron hóa trị, các nguyên tử trở thành các ion dương (+).
+ Các ion dương tạo thành mạng tinh thể kim loại khi liên kết với nhau một cách có trật tự.
- Xung quanh nút mạng, các ion dương dao động nhiệt x.
- Với mật độ không đổi, các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do và chuyển động hỗn loạn tạo thành khí electron tự do.
- Dòng điện được tạo ra khi điện trường (do nguồn điện ngoài sinh ra) đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường.
- Điện trở của kim loại xảy ra do sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do.
- Hạt tải điện trong kim loại có mật độ rất cao và là các electron tự do nên dẫn nhiệt tốt.
Dưới tác dụng của điện trường, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do.
3. Sự phụ thuộc điện năng của loại kim theo nhiệt độ
* Điện trở của loại kim ở nhiệt độ thấp và siêu dẫn hiện tượng
- Khi nhiệt độ giảm, điện trở lại của loại kim sẽ bị giảm liên tục. Đến gần 0oK điện trở về của kim loại sạch sẽ rất nhỏ.
- Một số loại kim và hợp kim, khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn T c thì điện trở nên đột ngột giảm xuống bằng 0. Khi này, các loại vật liệu kim loại đó đã chuyển sang siêu dẫn trạng thái.
* Ứng dụng của siêu dẫn hiện tượng trong thực tế:
+ Các siêu dẫn dây cuộn được sử dụng để tạo ra các từ trường rất mạnh.
+ Sử dụng siêu dẫn dây để tải điện và năng lượng tổng quát trên đường dây không còn nữa.
4. Các tính chất của dòng điện trong kim loại
- Điện trở: được hiểu là khả năng cản trở dòng điện của kim loại. Nếu vật liệu kim loại có khả năng dẫn điện tốt thì điện trở của chúng sẽ thấp. Ngược lại, nếu tính dẫn điện kém thì điện trở của chúng sẽ cao. Bên cạnh đó, điện trở của kim loại sẽ bị phụ thuộc và nhiệt độ, áp suất, độ tinh khiết, hình dáng và kích thước của chúng.
- Tính dẫn điện: với đặc tính dẫn điện tốt, kim loại được đưa vào sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng như điện tử, năng lượng, ngành sản xuất điện,…
- Từ tính: dòng điện trong kim loại tạo ra từ trường xung quanh chúng. Chính vì vậy, sự tương tác, kết hợp giữa dòng điện và từ trường đã được ứng dụng trong rất nhiều các thiết bị máy móc như máy phát điện, động cơ điện, hệ thống điện tử,…
- Tính sinh nhiệt: đây là hiện tượng nhiệt lượng được sinh ra do dòng điện. Cụ thể, khi dòng điện di chuyển qua một cuộn dây dẫn, năng lượng điện sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng. Hiện tượng này xảy ra do sự va chạm của các electron tự do trong kim loại với các ion dương của mạng lưới tinh thể.