Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng điện trở của nó sẽ như thế nào? Nếu bạn đang quan tâm đến chủ đề về điện trở này thì đừng bỏ lỡ bài viết. Trong điện tử và điện tử học, điện trở của một vật chính là đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật đó. Đại lượng nghịch đảo của điện trở chính là điện dẫn hay độ dẫn điện, và là đặc trưng cho khả năng dòng điện chạy qua. Cùng chúng tôi tìm hiểu sâu hơn về chủ đề này ngay dưới đây.
Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng điện trở của nó sẽ như thế nào?
Khi tăng nhiệt độ, các ion kim loại ở nút mạng dao động mạnh. Do đó, sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng lên làm tăng khả năng cản chuyển động của electron tự do. Vì thế, khi nhiệt độ của dây kim loại tăng điện trở của nó sẽ tăng và ngược lại, khi nhiệt độ của dây kim loại giảm điện trở của nó sẽ giảm liên tục.
Dòng điện trong kim loại là gì?
Dòng điện trong kim loại chính là dòng chuyển động có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. Hệ số của nhiệt điện trở không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn phụ thuộc vào độ tinh khiết và gia công của vật liệu.
Dòng điện trong kim loại có bản chất như thế nào?
Các nguyên tử trong khối kim loại khi mất đi các electron hóa trị sẽ trở thành ion dương. Các ion dương này sẽ tự sắp xếp theo một trật tự, tạo thành mạng tinh thể trong kim loại. Khi mạng tinh thể này trở nên rối loạn hơn, chuyển động của các ion sẽ trở nên mạnh hơn. Các electron hóa trị sau khi tách ra khỏi nguyên tử sẽ trở thành các electron tự do có mật độ n không đổi (n là hằng số). Chúng chuyển động hỗn loạn tạo ra các electron tự do.
Dòng điện được tạo ra khi điện trường do nguồn điện tạo ra đẩy khí Electron ngược chiều điện trường. Trong kim loại, trật tự sắp xếp của các tinh thể cản trở sự chuyển động của các electron tự do. Đây cũng chính là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
Nói cách khác, dòng điện trong kim loại được tạo ra trong điều kiện có sự va chạm của electron tự do với các ion dương của mạng tinh thể. Sự biến dạng của tinh thể do biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ lẫn vào bên trong kim loại sẽ làm cho điện trở của kim loại thay đổi.
Từ thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại ta thấy tất cả các hạt tải điện trong kim loại đều là electron tự do. Do vậy, kim loại dẫn điện rất tốt vì mật độ của chúng rất cao. Nhiều tính chất khác của dòng điện trong kim loại cũng có thể được suy ra từ thuyết electron này. Tóm lại, dòng điện trong kim loại là sự chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại
Điện trở suất (ρ) của kim loại tăng theo nhiệt độ xấp xỉ là hàm bậc nhất:
ρ = ρ0 [1 + α (t – t0)]
Trong đó:
+ ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC (Khoảng 20oC )
+ ρ là điện trở suất ở nhiệt độ t độ C
+ α là hệ số nhiệt điện trở
(K-1) Hệ số nhiệt điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ, độ sạch và chế độ làm việc tăng dần của bản thân vật liệu.
Hiện tượng siêu dẫn
Khi giảm nhiệt độ, điện trở suất của kim loại sẽ giảm liên tục. Đến gần 0oK, điện trở của kim loại sạch là rất nhỏ. Trong một số kim loại và hợp kim, khi nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn tc, điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng không. Chúng tôi nói rằng những vật liệu này đang chuyển sang trạng thái siêu dẫn.
Các ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
+ Từ trường mạnh sinh ra từ cuộn dây siêu dẫn
+ Khi dùng dây siêu dẫn để tải điện thì phần năng lượng mất đi trên đường dây không còn dẫn nhiệt Nếu lấy hai dây kim loại khác nhau rồi hàn hai đầu dây lại với nhau thì một mối hàn được giữ ở nhiệt độ cao, mối hàn còn lại được giữ ở nhiệt độ thấp, hiệu điện thế giữa hai đầu nóng và lạnh của mỗi dây sẽ không giống nhau thì trong mạch sẽ xuất hiện suất điện động.
Công thức suất điện động nhiệt điện là: E = αT (t1 – t2)
Trong đó:
+ t1: Nhiệt độ ở đầu trên
+ t2: Nhiệt độ ở đầu dưới
+ αT: Hệ số nhiệt điện động
Ứng dụng của hiện tượng dẫn nhiệt: Chế tạo cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ
Kết luận
Bài viết trên đây giúp bạn trả lời câu hỏi: Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng điện trở của nó sẽ như thế nào? Hy vọng rằng bài viết sẽ cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích giúp bạn hiểu rõ hơn về dòng điện trong kim loại.