Dòng điện trong kim loại là gì? Nó được ứng dụng trực tiếp trong đời sống như thế nào? Hãy cùng htsolarxanh tìm hiểu bản chất của dòng điện trong kim loại qua bài viết dưới đây.
Nội dung bài viết
Dòng điện trong kim loại là gì?
Dòng điện trong kim loại là gì? Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng trong kim loại dưới tác động của điện trường. Theo đó, sự chênh lệch giữa hai đầu của điện thế sẽ tạo ra dòng chuyển dịch có hướng của các electron tự do trong kim loại.
Khi các tinh thể trong thanh kim loại bị đảo lộn trật tự thì nó sẽ cản trở chuyển động của các electron tự do, từ đó sinh ra điện trở kim loại. Hệ số của điện trở sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ, độ tinh khiết và chế độ gia công của vật liệu đó. Tuy nhiên, về bản chất, kim loại là một chất dẫn điện tốt và có điện trở suất rất nhỏ.
Bản chất của dòng điểm trong kim loại
Khi các nguyên tử trong khối kim loại bị mất electron hoá trị sẽ trở thành các ion dương. Các ion dương này sẽ liên kết với nhau để tạo thành một mạng tinh thể trong kim loại.
Còn các electron hoá trị sau khi tách khỏi nguyên tử trong kim loại sẽ trở thành các electron tự do chuyển động hỗn loại để tạo ra khí electron tự do. Dưới tác động của điện trường, khí electron tự do sẽ trôi ngược theo chiều điện trường.
Điện trở kim loại được sinh ra khi có sự đảo lộn trật tự của các tinh thể trong kim loại. Điện trở sẽ được quyết định bởi các yếu tố như độ tinh khiết và chế độ gia công của kim loại. Ngoài ra, nó sẽ thay đổi khi nhiệt độ của kim loại thay đổi. Nhiệt độ giảm thì điện trở suất của kim loại sẽ giảm.
Công thức tính toán điện trở suất của kim loại
Điện trở suất của kim loại được xác định theo công thức sau đây:
ρ=ρ0[1+α(t−t0)]ρ=ρ0[1+α(t−t0)]
Trong đó:
ρ0: là điện trở suất ở nhiệt độ t℃ ( thường ở 20℃)
ρ: là điện trở suất ở nhiêt độ t℃
α : Hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K-1 phụ thuộc
Hệ số nhiệt điện trở phụ thuộc vào độ tinh khiết và chế độ gia công của vật liệu.
Ứng dụng của dòng điện trong kim loại
Do mật độ các electron tự do trong kim loại lớn nên kim loại là một chất dẫn điện tốt với điện trở suất nhỏ. Nhờ vào đặc tính này nên dòng điện trong kim loại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống.
Cụ thể, người ta ứng dụng hiện tượng siêu dẫn để tạo ra các cuộn dây siêu dẫn dùng để tải điện, chế tạo máy gia tốc mạnh, máy đo điện trường, máy quét MRI dùng trong y học. Ngoài ra, nó cũng được ứng dụng để làm bộ phận ngắt mạch điện từ trong máy tính điện tử siêu tốc. Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của một số kim loại hoặc hợp kim trở về 0 khi nhiệt độ giảm đến gần 0 độ K.
Ngoài ra, người ta cũng ứng dụng dòng điện trong kim loại để tạo ra cặp nhiệt điện (để đo nhiệt độ) bằng cách hàn hai đầu dây kim loại với nhau và để một mối hàn có nhiệt độ cao, một mối hàn có nhiệt độ thấp. Sự khác biệt về nhiệt độ sẽ tạo ra sự chênh lệch về hiệu điện thế ở từng dây. Suất điện động nhiệt điện được tính theo công thức sau:
E=aT(T1−−T2)E=aT(T1−−T2)
Trong đó, với
T1: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao (k)
T2: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp (k)
αT: He số nhiệt điện động ( V/K)
Bên cạnh đó, dòng điện trong kim loại còn được ứng dụng phổ biến trong việc chế tạo ra nam châm điện.
Chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu dòng điện trong kim loại là gì? Ứng dụng của chúng trong đời sống. Hi vọng, bài viết trên đây đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích.
