Dòng điện trong kim loại là gì? – Chiều và ứng dụng

Như chúng ta đã biết, kim loại có khả năng dẫn điện rất tốt. Tùy vào cấu tạo và đặc tính của mỗi kim loại mà chúng sẽ có khả năng dẫn điện khác nhau. Vậy tại sao kim loại lại có khả năng dẫn điện? Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? Để có thể trả lời những vấn đề này, hãy cùng LabVIETCHEM theo dõi nội dung bài viết dưới đây nhé.

Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì ?

Theo thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, ta có :
+ > Trong vật tư kim loại, những nguyên tử bị mất electron hoá trị sẽ trở thành những ion dương .

• Các ion dương sẽ liên kết với nhau theo một trật tự để tạo nên mạng tinh thể kim loại.

  Bạn đang đọc: Dòng điện trong kim loại là gì? – Chiều và ứng dụng

• Chuyển động nhiệt của những ion càng mạnh thì mạng tinh thể sẽ càng dễ bị mất trật tự .

+ > Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử để trở thành những electron tự do với tỷ lệ không đổi, sau đó hoạt động một cách hỗn loạn tạo thành khí electron tự do và chiếm hàng loạt thể tích của khối kim loại, đồng thời cũng không sinh ra dòng điện nào .
+ > Điện trường E do nguồn điện ngoài sinh ra sẽ đẩy khí electron trôi ngược hướng với chiều điện trường và sinh ra dòng điện .
+ > Khi mạng tinh thể mất trật tự, hoạt động của electron tự do bị cản trở. Đây chính là nguyên do gây ra điện trở kim loại. Sự mất trật tự thường gặp là do hoạt động nhiệt của những ion trong mạng tinh thể, sự méo của mạng tinh thể bởi những biến dạng cơ học và những nguyên tử lạ lẫn vào trong kim loại. Chính vì thế, điện trở của kim loại rất nhạy cảm với những yểu tố trên .
+ > Các hạt tải điện trong kim loại là electron tự do và vì tỷ lệ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt. Đây chính là nguyên do vì sao kim loại có năng lực dẫn điện tốt .
Vậy thực chất của dòng điện trong kim loại là gì ? Đó chính là dòng chuyển dời có hướng của những electron tự do ngược chiều điện trường dưới tính năng của điện trường ngoài .

Sự nhờ vào của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

Điện trở suất ρ của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất và được xác lập theo công thức :

ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]

Trong đó :

• α là thông số nhiệt điện trở ( K-1 )

• ρ0 là điện trở suất của vật tư tại nhiệt độ t0

Suất điện động của cặp nhiệt điện được xác lập bởi công thức :

E = αT(T1 – T2)

Trong đó

• T1 – T2 : Hiệu nhiệt độ giữa 2 đầu là đầu nóng và đầu lạnh

• αT : Hệ số nhiệt điện động

Điện trở phụ thuộc vào vào nhiệt độ
Khi nhiệt độ của vật tư giảm xuống thấp hơn một lượng giá trị Tc nhất định, điện trở suất của vật tư sẽ giảm đi bất ngờ đột ngột xuống bằng 0 và hiện tượng kỳ lạ này được gọi là hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn. Siêu dẫn là hiện tượng kỳ lạ lượng tử trạng thái vật chất này và tất cả chúng ta không nên nhầm nó với quy mô lý tưởng về dẫn điện hoàn hảo nhất trong vật lý cổ xưa, ví dụ như từ thủy động lực học .
Trong những chất siêu dẫn thường thì, hiện tượng kỳ lạ siêu dẫn được tạo ra bằng cách tạo một lực hút giữa một số ít electron truyền dẫn nào đó, phát sinh từ việc trao đổi phonon và khiến những electron dẫn trong chất siêu dẫn bộc lộ pha siêu lỏng tạo ra từ cặp electron đối sánh tương quan. Từ trường bị đẩy ra khỏi vật tư siêu dẫn khi ở nhiệt độ thấp không nhờ vào vào trạng thái bắt đầu của vật siêu dẫn ở nhiệt độ phòng. Trạng thái của vật tư siêu dẫn ở nhiệt độ thấp là trạng thái không thuận nghịch .
Khi nhiệt độ giảm xuống, điện trở suất của kim loại cũng liên tục giảm và khi đến gần 0 độ K thì điện trở của những kim loại sạch đều sẽ rất bé .

Nhiệt độ tới hạn của một số chất siêu dẫn

Một số ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn

Các cuộn dây siêu dẫn được dùng để tạo ra từ trường rất mạnh và nó dùng trong ứng dụng cho đoàn tài chạy trên đệm từ

• Dự kiến dùng dây siêu dẫn để chuyển tải điện năng và hao tổn nguồn năng lượng trên đường dây không còn nữa .
• Dùng trong sản xuất máy gia tốc mạnh, máy đo điện trường đúng chuẩn, máy quét MRI dùng trong y học .

• Dùng là bộ phân ngắt mạch điện từ trong máy tính điện tử siêu tốc.

  Xem thêm: Ngành dịch vụ là gì? Phân loại trong ngành dịch vụ

Ứng dụng của dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong kim loại có rất nhiều ứng dụng nhưng ứng dụng thông dụng nhất là sản xuất ra nam châm từ điện vì nó có từ trường mạnh mà không hao phí nguồn năng lượng do tỏa nhiệt .

Sau khi theo dõi bài viết trên, các bạn hẳn đã hiểu được vì sao kim loại có khả năng dẫn điện và bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? Để xem thêm nhiều bài viết hay, các bạn có thể tìm hiểu thêm trên website labvietchem.com.vn. 

Source: https://thevesta.vn
Category: Công Nghệ