Bản chất của dòng điện trong kim loại
Lý thuyết về Bản chất của dòng điện trong kim loại
1) Cấu trúc tinh thể của kim loại:
+ Trong kim loại các nguyên tử mất electron hóa trị trở thành ion +, các ion + liên kế với nhau một cách trật tự tạo thành mạng tinh thể.
+ Các êlectron hóa trị tách khỏi nguyên tử trở thành êlectron tự do (êlectron dẫn) với mật độ không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành hạt tải điện trong kim loại
+ Mật độ electron tự do trong kim loại rất lớn nên kim loại dẫn điện tốt.
2) Bản chất của dòng điện trong kim loại:
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectrôn tự do dưới tác dụng của điện trường.
Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt.
3) Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại:
Khi chuyển động có hướng các êlectron tự do luôn bị “cản trở” do “va chạm” với chỗ mất trật tự của mạng (dao động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể kim loại, các nguyên tử lạ lẫn trong kim loại, sự méo mạng tinh thể do biến dạng cơ) gây ra điện trở của kim loại.
Bài tập tự luyện có đáp án
Câu 1: Thời gian electron bay tự do trung bình trong kim loại phụ thuộc
- A
- B
- C
- D
Thời gian electron bay tự do trung bình trong kim loại phụ thuộc mức mất trật tự của mạng tinh thể.
Câu 2: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do:
(1) Cấu trúc trật tự của mạng tinh thể kim loại.
(2) Hiệu điện thế mà ta đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại.
(3) Sự chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể
- A
- B
- C
- D
Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể
Câu 3: Dưới tác dụng của điện trường $ \overrightarrow E $ thì electron tự do
- A
- B
- C
- D
Dưới tác dụng của điện trường $ \overrightarrow E $ , các electron tự do chuyển động ngược chiều điện trường.
Câu 4: Điều nào sau đây không phải là tính chất dẫn điện của kim loại?
- A
- B
- C
- D
Với các kim loại thì:
- Điện trở suất, điện trở tăng khi nhiệt độ tăng và ngược lại.
- Trong kim loại có rất nhiều electrôn tự do.
Câu 5: Các electron trong kim loại sau khi tách khỏi nguyên tử sẽ
- A
- B
- C
- D
Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử thì chuyển động hỗn loạn với vận tốc rất lớn.
Câu 6: Phát biểu nào sau đây là đúng
- A
- B
- C
- D
Ở điều kiện thường, trong kim loại có rất nhiều electron tự do chuyển động hỗn loạn không ngừng. Khi nhiệt độ tăng thì các electron chuyển động càng nhanh.
Trong kim loại, các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự để tạo thành mạng tinh thể kim loại. Khi nhiệt độ tăng thì các ion dương dao động quanh vị trí cân bằng.
Câu 7: Các kim loại khác nhau có điện trở suất khác nhau vì:
(1) Chúng có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau.
(2) Chúng có mật độ êlectron tự do khác nhau
(3) Chúng có hệ số nhiệt điện trở khác nhau.
- A
- B
- C
- D
Các lí do cần nêu
- Chúng có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau.
- Chúng có mật độ êlectron tự do khác nhau.
- Chúng có hệ số nhiệt điện trở khác nhau.
Câu 8: Chọn đáp án đúng ?
- A
- B
- C
- D
Kim loại dẫn điện tốt vì mật độ electron tự do trong kim loại lớn
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do
Khi nhiệt độ tăng thì điện trở của kim loại tăng
Câu 9: Hạt tải điện trong kim loại là
- A
- B
- C
- D
Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do.
Câu 10: Các kim loại đều
- A
- B
- C
- D
Các kim loại đều dẫn điện tốt vì mật độ êlectron tự do trong kim loại lớn. Tuy nhiên các kim loại khác nhau thì dẫn điện khác nhau.
Điện trở suất của kim loại thay đổi theo nhiệt độ và mỗi một kim loại có sự thay đổi điện trở suất theo nhiệt độ khác nhau, do đó mà mỗi kim loại có một hệ số nhiệt điện trở.
Câu 11: Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là sự va chạm của
- A
- B
- C
- D
Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là sự va chạm của các êlêctron tự do với sự mất trật tự của mạng tinh thể(sự dao động của các ion dương ở nút mạng tinh thể, sự méo mạng tinh thể, nguyên tử lạ lẫn trong kim loại)
Câu 12: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại tuân theo định luật Ôm khi
- A
- B
- C
- D
Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm khi nhiệt độ của dây dẫn kim loại không đổi.
Câu 13: Vận tốc trôi của electron trong kim loại
- A
- B
- C
- D
Vận tốc trôi của electron trong kim loại càng lớn khi electron càng linh động.
Câu 14: Hạt tải điện trong kim loại là
- A
- B
- C
- D
Hạt tải điện trong kim loại là các êlectron tự do. Được gọi như vậy bởi vì chúng là các êlectron hóa trị (êlectron lớp ngoài cùng) chuyển động tự do trong mạng tinh thể kim loại.
Câu 15: Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của
- A
- B
- C
- D
Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường.
Câu 16: Chọn đáp án không đúng ?
- A
- B
- C
- D
Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do
Dòng điện trong dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt
Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm khi giữ ở nhiệt độ không đổi.
Câu 17: Kim loại dẫn điện tốt vì
- A
- B
- C
- D
Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Mật độ của chúng rất cao cho nên kim loại dẫn điện tốt.
Câu 18: Các êlectron trong kim loại được gọi là các êlectron tự do vì
- A
- B
- C
- D
Các êlectron trong kim loại được gọi là các êlectron tự do vì chúng có thể di chuyển tự do trong toàn bộ khối kim loại.
Câu 19: Khi có điện trường đặt vào hai đầu vật dẫn thì các êlêctron tự do chuyển động như thế nào?
- A
- B
- C
- D
Khi có điện trường đặt vào hai đầu vật dẫn kim loại thì ban đầu, ngoài chuyển động nhiệt, xuất hiện thêm chuyển động của các êlectron ngược chiều điện trường. Tuy nhiên, sau một khoảng thời gian nhất định thì chỉ còn lại chuyển động ngược chiều điện trường
Câu 20: Nói về bản chất dòng điện trong kim loại, tìm câu đúng.
(1) Là dòng electron hóa trị chuyển động hỗn loạn trong mạng tinh thể với vận tốc \(u \approx 10^6 \) m/s.
(2) Là dòng electron tự do chuyển dời có hướng .
(3) Là dòng ion chuyển dời có hướng.
- A
- B
- C
- D
Dòng điện trong kim loại là dòng electron tự do chuyển dời có hướng.
Câu 21: Độ linh động của electron là
- A
- B
- C
- D
Độ linh động của electron là hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của vận tốc trôi và cường độ điện trường đặt vào kim loại.
Câu 22: So sánh tốc độ chuyển động có hướng và tốc độ chuyển động nhiệt của êlectron tự do trong kim loại ta được
- A
- B
- C
- D
Tốc độ chuyển động nhiệt lớn hơn rất nhiều so với tốc độ chuyển động có hướng
Các phép tính toán cho thấy tốc độ chuyển động có hướng của êlectron trong kim loại rất nhỏ, khoảng 0,2 mm/s