Ứng dụng của dòng điện trong kim loại là gì? Đặc điểm và tác dụng

Kim loại là một trong những vật liệu có khả năng dẫn điện khá tốt. Tùy vào đặc điểm cũng như tính chất của mỗi loại kim loại, khả năng dẫn điện của chúng sẽ có sự khác biệt nhất định. Dòng điện trong kim loại là gì? Đặc điểm ứng dụng của dòng điện trong kim loại? Đây là câu hỏi nhận được rất nhiều sự quan tâm của khách hàng. Nắm bắt được vấn đề này, hôm nay chúng tôi sẽ bật mí giúp bạn. Hãy theo dõi nhé!

Dòng điện trong kim loại là gì?

Dòng điện trong kim loại chính là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới sự tác động của điện trường. Khi hai đầu điện thế có sự chênh lệch sẽ tạo nên các dòng chuyển dịch mang hướng các electron tự do bên trong các thanh kim loại.

Nghiên cứu theo thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, ta có :

• Trong vật tư kim loại, những nguyên tử bị mất electron sẽ mang hóa trị dương. Các ion dương link với nhau theo một trật tự nhất định, tạo nên mạng tinh thể kim loại. Nếu nhiệt độ tăng, mạng tinh thể sẽ càng bị mất trật tự .
• Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử tạo thành những electron tự do, hoạt động một cách hỗn loạn tạ nên khí electron tự do, chiếm hàng loạt thể tích khối kim loại. Quá trình này không sinh ra dòng điện nào .
• Điện trường E do nguồn điện bên ngoài sinh ra đẩy khí electron trôi ngược hướng với chiều của điện trường, từ đó sinh ra dòng điện .
• Khi mạng tinh thể hỗn loạn, hoạt động của những electron tự do sẽ bị cản trở. Đây là nguyên do dẫn đến điện trở ở kim loại. Sự mất trật tự này thường xảy ra bởi hoạt động nhiệt của những ion trong mạng tinh thể, sự biến dạng cơ học hay những nguyên tử lạ lẫn vào. Hiểu một cách đơn thuần hơn, ứng dụng của dòng điện trong kim loại thông số điện trở của kim loại sẽ nhờ vào vào nhiệt độ, độ tinh khiết và năng lực gia công của vật tư .
• Kim loại có năng lực dẫn điện tốt do những hạt tải điện trong kim loại là những electron tự do với tỷ lệ cực kỳ cao .

Đặc điểm dòng điện trong kim loại là gì?

– Ở kim loại, ứng dụng của dòng điện trong kim loại những nguyên tử mất electron hóa trị sẽ biến thành ion dương. Các ion sẽ liên kết với nhau theo trật tự và tạo ra mạng tinh thể kim loại. Nếu nhiệt của ion mạnh, tinh thể sẽ mất trật tự.

– Electron hóa trị sẽ tách khỏi nguyên tử để trở thành electron tự do. Sau đó nó dịch chuyển hỗn loạn sinh ra khí electron tự do, những thành phần này sẽ chiếm toàn bộ thể tích khối kim loại mà không sản sinh ra bất kỳ dòng điện nào.

– Phần điện trường sẽ được sinh ra nhờ nguồn điện và đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường để tạo dòng điện.

– Điện trở kim loại có được là do mất trật tự mạng tinh thể, làm cản trở chuyển động electron tự do. Sự mất trật tự này là chuyển động nhiệt của các ion, méo mạng tinh thể sẽ biến dạng cơ học, nguyên tử lạ sẽ trà trộn vào kim loại.

– Những electron tự do là các hạt mang điện trong kim loại. Vì electron có mật độ cao vì thế nó dẫn điện khá tốt. Hầu hết các tính chất quan trọng của dòng điện trong kim loại sẽ được tổng hợp từ thuyết electron.

Tóm lại dòng điện trong kim loại sẽ di dời theo hướng của electron tự do bởi tác dụng của điện trường.

Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ

Điện trở suất p của kim loại thường tăng theo nhiệt độ gần đúng ở hàm bậc nhất:

p = ρ0 [1 + α ( t – t0)]

Trong đó:

– ρ0 là điện trở suất ở nhiệt độ t0oC

– ρ là điện trở suất ở nhiệt độ toC

– α là hệ số nhiệt điện trở (K-1)

Hệ số nhiệt điện trở ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn dựa vào độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó.

Hiện tượng siêu dẫn

Nếu nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim sẽ cũng giảm theo. Tới 0ok, điện trở kim loại sạch sẽ cực nhỏ.

Trong một số kim loại và hợp kim, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn tc, điện trở suất sẽ giảm xuống bằng 0. Lúc này vật liệu đang ở trạng thái siêu dẫn.

Ứng dụng:

– Những từ trường mạnh sẽ tạo từ các cuộn dây siêu dẫn

– Dây siêu dẫn để tải điện và tổn hao năng lượng sẽ biến mất

Hiện tượng nhiệt dẫn

Khi hàn 2 đầu dây kim loại với nhau thì hiệu điện thế ở đầu nóng và đầu lạnh của mỗi dây sẽ khác nhau, ở mạch sẽ xuất hiện một suất điện động.

E = αT( t1 – t2 )

Trong đó:

– t1: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ cao (K)

– t2: Nhiệt độ ở đầu có nhiệt độ thấp (K)

– αT là hệ số nhiệt điện động (V/K)

Ứng dụng: Sản xuất cặp nhiệt điện nhằm đo nhiệt độ.

Điện trở kim loại ở nhiệt độ thấp

Nếu nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại sẽ liên tục giảm. Đến 0ok điện trở kim loại sạch sẽ rất nhỏ.

Ở một số kim loại và hợp kim, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn tc điện trở suất sẽ giảm xuống bằng 0. Lúc này vật liệu đã chuyển qua trạng thái siêu dẫn.

Ứng dụng:

– Dây siêu dẫn tạo từ trường cực mạnh

– Trong tương lai, dây siêu dẫn sẽ tải điện và tổn hao năng lượng ở đường dây.

Sự xuất hiện nhiệt điện

Theo thuyết Electron, khi dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh, chuyển động nhiệt Electron sẽ khiến một phần Electron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Lúc này đầu nóng sẽ tích điện dương và đầu lạnh tích điện âm.

Nếu ở đầu nóng và lạnh có hiệu điện thế và ta lấy 2 dây kim loại khác nhau để hàn hai đầu thì hiệu điện thế của 2 dây sẽ không giống nhau.

Tình trạng này khiến mạch trong có suất điện động ξ. ξ gọi là suất điện động nhiệt, cùng với đó là 2 dây dẫn hàn 2 đầu có tên là cặp nhiệt điện.

ξ = αt(T1 – T2)

Trong đó:

– T1 – T2: Hiệu nhiệt điện ở đầu nóng và đầu lạnh

– αt: Hệ số nhiệt điện động, dựa vào bản chất của hai loại vật liệu dùng làm cặp nhiệt điện.

– Suất điện động nhiệt điện nhỏ nhưng vẫn hoạt động ổn định. Chính vì vậy, khi thí nghiệm, cặp nhiệt điện được sử dụng phổ biến để tính nhiệt độ.

Ứng dụng của dòng điện trong kim loại đối với cuộc sống hiện nay

Dựa vào tính chất cũng như những thông tin về dòng điện trong kim loại, nó hiện đang được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Phổ biến nhất có lẽ là tạo nam châm nhờ từ trường mạnh, không gây tỏa nhiệt khi hoạt động.

Hiện chúng ta đang có những dòng điện như sau: điện 1 pha, điện 2 pha và điện 3 pha. Vậy điện gia đình là loại mấy pha.

Câu trả lời đó chính là điện 1 pha: Đây là dòng điện xoay chiều có công suất nhỏ và không thể truyền đi xa nên là loại điện phù hợp nhất để sử dụng trong gia đình.

Điện 1 pha sẽ có hiệu điện thế là 220V ở tại Việt Nam. Còn ở 1 số quốc gia khác thì có thể sẽ thấp hơn: 110V, 120V…

Ở Việt Nam, nếu như bị mất điện thì các hộ gia đình cũng hoàn toàn có thể tạo ra dòng điện 1 pha để cấp cho gia đình của mình bằng cách sử dụng những chiếc máy phát điện mini gia đình hoặc máy phát điện công suất lớn.

Từ khóa:

• Một số ứng dụng của dòng điện trong kim loại
• Nếu ứng dụng của dòng điện trong kim loại
• Chất của dòng điện trong kim loại là
• Hạt tải điện trong kim loại là
• Dòng điện trong kim loại là hạt gì
• Dòng điện trong kim loại là
• Hình Anh dòng điện trong kim loại

Nội dung liên quan:

• ELCB là gì ? Cấu tạo, Nguyên Lí hoạt động và Cách lắp đặt
• Tụ điện là gì? Cấu tạo và Ứng dụng của tụ điện
• Điện Năng Tiêu Thụ là gì ? Công Thức và Cách Tính