Dòng điện trong trong kim loại là gì? Đây là chủ đề mà chúng ta đã học trong chương trình phổ thông môn Vật lý lớp 7. Trong bài viết này mayruaxegiadinh.com.vn sẽ tổng hợp kiến thức về dòng điện trong kim loại để bạn ôn lại và nắm rõ hơn, cùng theo dõi nhé!
Contents
Tìm hiểu về dòng điện trong kim loại
Kim loại là gì?
Trong hóa học kim loại được định nghĩa là một nguyên tố hóa học có thể được tạo ra từ các cation (ion dương), có tính liên kết kim loại. Các kim loại thông thường như: đồng, sắt, vàng, nhôm, bạc và kẽm. Ngoài ra còn có nhiều kim loại khác với tính chất và ứng dụng đặc biệt.
Hiện nay, kim loại được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất xe hơi, thiết bị điện tử, máy tính, trong xây dựng và nhiều lĩnh vực khác.
Dòng điện trong kim loại là gì?
Dòng điện trong kim loại là dòng các electron chuyển dịch có hướng bị tác động bởi điện trường. Khi 2 đầu của điện thế có sự chênh lệch, các electron bị đẩy bởi cực âm và hút của cực dương sẽ tạo ra các dòng dịch chuyển mang hướng của các electron tự do.
Khi chuyển động các electron sẽ di chuyển tự do, va chạm với các icon ở nút mạng, truyền động năng qua chúng. Sự va chạm này gây ra điện trở cho dây dẫn kim loại, gây ảnh hưởng đến nhiệt độ, độ tinh khiết, chế độ gia công của vật liệu. Khi nhiệt độ giảm thì điện trở của kim loại giảm theo.
Khi đó, chiều của dòng điện trong kim loại sẽ đi ngược với chiều dịch chuyển của các electron tự do. Nguyên nhân do chiều chuyển dịch của ion dương được quy ước là chiều của dòng điện.
Tính chất dòng điện trong kim loại như thế nào?
- Điện trở: Điện trở thể hiện khả năng của kim loại chống lại dòng điện. Điện trở của kim loại được xác định bởi các yếu tố như: kích thước hạt kim loại, nhiệt độ, độ tinh khiết kim loại, hàm lượng chất pha tạp. Các kim loại với điện trở thấp như đồng, bạc thường được sử dụng để dẫn điện.
- Dẫn điện: Do các electron tự do hoạt động trong kim loại nên có thể dễ dàng di chuyển qua các nguyên tử kim loại khác. Vì vậy, kim loại được đánh giá là một chất dẫn điện tốt, và đó là lý do tại sao kim loại được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện và điện tử.
- Tính từ: Dòng điện trong kim loại tạo ra môi trường từ quanh kim loại, nên có thể tương tác với các vật thể khác trong vùng gần kim loại.
- Tạo nhiệt: Đối với nhiệt độ, kim loại có thể tạo ra nhiệt bởi sự đối kháng của kim loại với dòng điện. Với tính chất này nên dòng điện trong kim loại được ứng dụng trong gia nhiệt kim loại, hàn…
- Tạo từ trường: Dòng điện trong kim loại tạo ra từ trường xung quanh kim loại, tương tác với các vật thể khác trong vùng gần kim loại nên được sử dụng để điều khiển các hệ thống điện tử.
Bản chất dòng điện trong kim loại là gì?
Kim loại với cấu trúc mạng tinh thể với sự liên kết của các ion dương một cách trật tự và dao động xung quanh nút mạng. Các electron ở lớp ngoài cùng có thể tự tách khỏi các nguyên tử kim loại và tạo thành các electron giúp chúng di chuyển tự do bên trong các nguyên tử kim loại.
Khi chưa có sự tác động của nguồn điện bên ngoài thì các hạt electron tự do sẽ chuyển động một cách hỗn loạn bên trong dây dẫn kim loại. Do đó, sẽ tạo ra dòng điện trong kim loại. Tuy nhiên, khi đặt một nguồn điện vào hai đầu của dây dẫn kim loại sẽ tạo ra điện trường.
Sự chênh lệch về điện thế giữa 2 đầu dây kim loại sẽ làm di chuyển các hạt electron tự do theo chiều ngược với chiều của điện trường giúp tạo ra dòng điện trong kim loại. Khi các electron tự do dịch chuyển tạo ra va chạm với các ion dương tại các nút mạng. Từ đó tạo ra năng lượng, làm dây dẫn kim loại trở nên nóng hơn.
Dòng điện càng duy trì lâu thì nhiệt lượng tỏa ra càng lớn do sự va chạm của electron và ion dương càng lớn. Điều này gây nên sự mất cân bằng của mạng tinh thể dẫn đến làm cản trở sự chuyển động của các electron tự do, sinh ra điện trở trong thanh kim loại.
Ứng dụng của dòng điện trong kim loại
Dựa trên các tính chất của dòng điện trong kim loại, có rất nhiều ứng dụng phổ biến trong cuộc sống. Cụ thể:
- Chế tạo nam châm: Dựa vào tính chất dòng điện trong kim loại không tỏa nhiệt trong hoạt động nhờ từ trường nên người ta đã ứng dụng và chế tạo thành công nam châm.
- Các thiết bị trong khoa học: Các thiết bị siêu tốc, máy quét, máy chế tạo…
- Các vật dụng trong đời sống: Dây dẫn, nhiệt kế, van điều khiển điện,……
Cách đo dòng điện và tạo dòng điện trong kim loại
Các tính chất của kim loại như dẫn nhiệt, dẫn điện, có độ bền cao là đặc tính quan trọng giúp kim loại được ứng dụng nhiều trong cuộc sống. Tuy nhiên, để có thể đo được dòng điện trong kim loại hay tạo ra dòng điện thì bạn có thể làm theo cách sau:
Cách để đo dòng điện trong kim loại
Để đo được dòng điện trong kim loại chính xác thì hiện nay người ta thường dùng thiết bị đo cường độ dòng điện đó là ampe kế. Khi muốn đo cường độ dòng điện thì ta phải mắc nối tiếp với đoạn mạch điện mà ta muốn đo.
Ngoài ra, ta có thể đo dòng điện trong kim loại bằng điện kế, qua đó sẽ cho chúng ta biết được cường độ và chiều của dòng điện. Hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật có rất nhiều thiết bị giúp hỗ trợ việc đo lường cường độ dòng điện. Tuy nhiên, sử dụng ampe kế và điện kế vẫn là sự lựa chọn quen thuộc được nhiều người sử dụng trong đời sống.
Cách để tạo ra dòng điện trong kim loại
Có nhiều cách để tạo ra dòng điện trong kim loại và cách phổ biến nhất là sử dụng một điện áp nối với 2 đầu của một mẫu kim loại. Điện áp này sẽ tạo nên một lực đẩy các electron tự do trong kim loại khiến chúng di chuyển từ bên này sang bên kia, tạo ra luồng điện trong kim loại.
Ngoài ra, còn một số cách khác để tạo ra dòng điện trong kim loại như:
- Sử dụng ắc quy hoặc pin có công suất nhỏ, hiệu điện thế thấp.
- Sử dụng dây dẫn có điện, vật dẫn.
- Sử dụng nam châm đưa chúng vào xung quanh dây dẫn.
Một số câu hỏi khác thường gặp về dòng điện trong kim loại
Điều kiện để có dòng điện trong kim loại là gì?
- Dây dẫn của kim loại trong mạch điện với các hạt mang điện là electron với độ lớn dòng điện bằng độ lớn của electron và có chiều ngược chiều dòng điện.
- Khi duy trì một hiệu điện thế ở giữa hai đầu của vật dẫn.
Dòng điện trong kim loại không có tác dụng nào?
Dòng điện trong kim loại không có tác dụng tĩnh điện bởi ở kim loại thì chất diễn điện là thông dụng nhất. Khi đó, các hạt nhân tích điện dương sẽ không dịch chuyển mà electron tích điện âm mới có khả năng dịch chuyển tự do trong vùng dẫn đó.
XEM THÊM: Hiệu ứng nhà kính là gì? Nguyên nhân, hậu quả và giải pháp khắc phục
Có thể thấy việc nghiên cứu và áp dụng kiến thức dòng điện trong kim loại rất quan trọng, ảnh hưởng đến sự phát triển của xã hội. Qua bài viết này, hy vọng đã giúp bạn hiểu thêm về dòng điện trong kim loại là gì cũng như ứng dụng của chúng trong cuộc sống hàng ngày. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm nhiều thông tin liên quan đến khoa học, vật lý hãy thường xuyên truy cập mayruaxegiadinh.com.vn để xem nhiều bài viết khác nhé!