Giải đáp thắc mắc: Dòng điện trong kim loại là gì?

Dòng điện trong kim loại ngày nay đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong đời sống của con người chúng ta, có thể được biết đến như là nhiệt kế, điện từ trường, dây dẫn,… Vậy bạn đã biết dòng điện trong kim loại là gì hay chưa? Hôm nay hãy cùng CtiSupply tìm hiểu chi tiết về dòng điện trong kim loại là gì, tìm hiểu tính chất của dòng điện này một cách chi tiết trong bài viết sau đây.

Nội dung chính

Trả lời câu hỏi: Dòng điện trong kim loại là gì?

Dòng điện trong kim loại là gì? Dòng điện kim loại được biết là một dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do bị tác động từ điện trường. Khi 2 đầu của điện thế xảy ra sự chênh lệch nghịch nhau thì sẽ tạo ra các dòng chuyển dịch có hướng, mang hướng của các electron tự do ở trong thanh kim loại.

Khi chuyển động, các electron di chuyển tự do và xảy ra va chạm với các icon ở nút mạng. Từ các electron lúc này sẽ truyền động năng qua cho các icon nút mạng. Sự va chạm này gây nên điện trở cho dây dẫn kim loại. Hệ số điện trở có thể phụ thuộc vào các yếu tố như là nhiệt độ, độ tinh khiết, chế độ gia công của vật liệu. Khi nhiệt độ giảm, thì lúc này điện trở suất của kim loại cũng sẽ giảm theo.

Chiều quy ước của dòng điện chính là chiều dịch chuyển của các điện tích dương. Chiều của dòng điện trong kim loại sẽ ngược hướng với chiều dịch chuyển của các electron tự do.

Giải đáp thắc mắc: Dòng điện trong kim loại là gì? — Dòng điện trong kim loại là gì? Tính chất| Hoạt động

Tính chất dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong kim loại là gì, chúng có tính chất ra sao? Trong kim loại, khi các nguyên tử bị mất đi electron sẽ trở thành các ion dương. Các ion dương này sẽ liên kết với nhau để tạo thành một mạng lưới tinh thể có trật tự. Một khi mạng lưới tinh thể này mất trật tự thì sẽ khiến cho sự chuyển động của các ion diễn ra càng mạnh mẽ.

Các electron hóa trị có xu hướng sẽ tách khỏi nguyên tử và sau đó biến thành các electron tự do với mật độ bằng giá trị n không thay đổi. Lúc này các electron sẽ không ngừng chuyển động hỗn loạn và tạo nên được khối khí electron tự do, đồng thời không sinh dòng điện nào khác.

Điện trường của dòng điện được sinh ra nhờ vào nguồn điện khi khối khí electron được đẩy ngược theo chiều của điện trường. Sự mất trật tự trong kim loại lúc này sẽ cản trở sự chuyển động của các electron tự do, từ đó gây ra điện trở. Điện trở rất nhạy cảm, khi tinh thể bị biến dạng cơ học và bị lẫn những nguyên tử lạ vào trong kim loại thì có thể khiến cho điện trở thay đổi.

Sự phụ thuộc điện trở suất trong kim loại

Dòng điện trong kim loại là gì, sự phụ thuộc của điện trở suất trong kim loại và những hiện tượng mà bạn có thể quan tâm:

Điện trở suất ρρ của kim loại sẽ tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất như sau:

Ρ = ρ0 [1 + α(t−t0)] ρ = ρ0 [1 + α(t−t0)]

Trong đó:

ρ0: chính là điện trở suất ở nhiệt độ t độ C ( thường ở 20 độ C)
ρ: chính là điện trở suất ở nhiêt độ t độ C
α : chính là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị K-1 phụ thuộc

Hệ số nhiệt điện trở còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như là độ sạch và chế độ gia công của vật liệu.

Trạng thái siêu dẫn

Khi nhiệt độ giảm thì lúc này điện trở suất của kim loại cũng sẽ giảm theo. Khi giảm xuống đến gần 0 độ K thì lúc này điện trở của kim loại sẽ trở nên rất bé. Đối với một số kim loại và hợp kim khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ T độ C thì đột ngột điện trở sẽ trở về giá trị 0. Hiện tượng này được biết đến chính là trạng thái siêu dẫn.

Các ứng dụng phổ biến của trạng thái siêu dẫn như:

Từ các cuộn dây siêu dẫn có thể tạo ra đượng nguồn từ trường mạnh
Theo các nghiên cứu đã chỉ ra, trong tương lai sẽ đến thời điểm dây siêu dẫn có thể tải điện, Trên đường dây này năng lượng sẽ được truyền đi mà không bị tổn thất và hao hụt.

Trạng thái nhiệt điện

Nếu hai dây kim loại khác loại và được hàn hai đầu lại với nhau. Một mối hàn có nhiệt độ cao, còn mối còn lại sẽ giữ nhiệt độ thấp. Lúc này giữa hai đầu nóng và lạnh ở từng dây sẽ sinh ra mức hiệu điện thế có giá trị không giống nhau. Trong mạch sẽ có một suất điện động E và được gọi là suất điện động nhiệt điện. Hai dây dẫn lúc này được gọi là cặp nhiệt điện. Ứng dụng sản xuất cặp nhiệt điện hiện nay đó chính là để đo nhiệt độ.

Suất điện động nhiệt điện sẽ được tính bằng công thức:

E = aT(T1−T2)E = aT(T1−T2)