Khảo sát một cách gần đúng hệ số nhiệt điện trở của vật liệu kim loại

CÂU HỎI: Điện trở suất của kim loại thay đổi theo nhiệt độ
A. Tăng nhanh theo hàm bậc hai.

Nội dung chính Show

1. Điện trở suất là gì? Ký hiệu của điện trở suất
2. Công thức tính điện trở từ điện trở suất
3. Bài tập
3. Luyện tập Bài 13 Vật lý 11
3.1. Trắc nghiệm
Câu 1: Một bóng đèn 220 V - 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệtđộ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 200C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Câu 2: Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 . Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệtđiện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
Câu 3: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
Câu 4: Dây tóc của bóng đèn 220 V - 200 W khi sáng bình thường ở nhiệt độ 25000 C có điện trởlớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 1000 C. Tìm hệ số nhiệt điện trở và điện trở R0 của dây tóc ở 1000C.
Câu 5: Ở nhiệt độ \({t_{1}} = {25^0}C\) , hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U1 = 20 mV thì cường độdòng điện qua đèn là I1 = 8 mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U2 = 240 V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8 A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường. Biết hệ số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là \(\alpha =4,2.10^{-3}K^{-1}\)
3.2. Bài tập SGK và Nâng cao
4. Hỏi đáp Bài 13 Chương 3 Vật lý 11

B. Giảm nhanh theo hàm bậc hai.

C. Tăng đều theo hàm bậc nhất.

D. Giảm đều theo hàm bậc nhất.

LỜI GIẢI:

Đáp án đúng:C.Tăng đều theo hàm bậc nhất.

Điện trở suất của kim loại thay đổi theo nhiệt độtăng đều theo hàm bậc nhất.

CÙNG TOP LỜI GIẢI LUYỆN TẬP THÊM NHÉ!!!

1. Điện trở suất là gì? Ký hiệu của điện trở suất

Mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có một đại lượng đặc trưng nói lên khả năng cản trở dòng điện theo kích cỡ (chiều dài,tiết diện), đại lượng này được gọi là điện trở suất. Những chất có điện trở suất cao thường được sử dụng làm các loại vật liệu cách điện, còn chất có điện trở suất thấp thường được ứng dụng làm vật dẫn điện (tiêu biểu như đồng và nhôm được dùng làm lõi của các loại dây dẫn điện).

Bản chất của điện trở suất phản ánh khả năng cản trở sự dịch chuyển theo hướng của các hạt mang điện của mỗi chất. Đơn vị ký hiệu của điện trở suất là Ohm.met (Ω.m).

2. Công thức tính điện trở từ điện trở suất

Điện trở suất của một dây dẫn là điện trở của một dây dẫn dài 1m và có tiết diện là 1m2. Tổng quát thì điện trở suất được tính bởi công thức:

Trong đó:

+ ρ: là điện trở suất (Ω.m)

+ l: là chiều dài dây dẫn, đơn vị là mét

+ S: là tiết diện của dây dẫn, đơn vị m2

+ R: là điện trở.

Điện trở suất của kim loại.

ρ=ρ0[1+α(t-t0)]

Phát biểu:Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng, làm cho điện trở của kim loại tăng. Do đó điện trở suấtρcủa kim loại cũng tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất.

Chú thích:

Chú ý:

Độ K = Độ C + 273

Độ F = Độ C x 1,8 +32

3. Bài tập

BT1:Muốn làm một dây dẫn có điện trở gần như không thay đổi theo nhiệt độ thì nên dùng vật liệu nào?

Lời giải:

Ta thấy rằng điện trở suất của kim loại phụ thuộc nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:ρ =ρ0.<1 +α(t-t0)>

Trong đóρ0 là điện trở suất ở t0 (oC),α là hệ số nhiệt điện trở (K-1)

Do vậy để làm một dây dẫn có điện trở gần như không thay đổi theo nhiệt độ thì nên dùng các kim loại có hệ số nhiệt điện trởα nhỏ.

Ví dụ: Người ta thường dùng kim loại Constantan vì hệ số nhiệt điện trở của Constantan rất thấpα = 0,01.10-3Ω.m

BT2:Hãy giải thích tại sao các kim loại khác nhau có điện trở suất khác nhau?

Lời giải:

Các kim loại khác nhau có điện trở khác nhau vì:

+ Từ thuyết electron về kim loại ta thấy rằng điện dẫn suất của kim loại tỉ lệ thuận với mật độ electron tự do.

+ Các kim loại khác nhau có mật độ electron khác nhau, mật độ này có giá trị không đổi đối với kim loại

+ Điện trở suất là đại lượng có giá trị nghịch đảo của điện dẫn suất.

BT3:Điện trở của kim loại phụ thuộc nhiệt độ như thế nào?

Lời giải:

Khi nhiệt độ tăng, các ion kim loại ở nút mạng tinh thể dao động mạnh. Do đó độ mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng, điện trở của kim loại tăng.

BT4:Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại hãy giải thích các tính chất điện của kim loại

Lời giải:

- Trong kim loại có rất nhiều electron tự do⇒ kim loại là chất dẫn điện tốt. Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường.

- Sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại đã cản trở chuyển động của các electron tự do⇒ Kim loại có điện trở và dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm.

- Nhiệt độ của kim loại càng cao thì các ion kim loại càng dao động mạnh⇒ Khả năng cản trở dòng điện càng cao⇒ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ.

- Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt:⇒ Dây dẫn kim loại nóng lên khi có dòng điện chạy qua.

BT5:Câu nào sai?

A. Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do.

B. Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm nếu nhiệt độ trong kim loại được giữ không thay đổi

C. Hạt tải điện trong kim loại là ion

D. Dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại gây ra tác dụng nhiệt

Lời giải:

Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do chứ không phải là các ion⇒ Câu C sai

Đáp án: C

BT6:Câu nào đúng?

Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ

A. Giảm đi

B. Không thay đổi

C. Tăng lên

D. Ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần.

Lời giải:

Điện trở của kim loại :

Trong đó ρ là điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ theo quy luật: ρ = ρ0(1 + αt)

⇒ Khi nhiệt độ của dây kim loại tăng, điện trở của nó sẽ tăng.

Đáp án : C

BT7:Làm thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của dây tóc bóng đèn 6,2 V – 0,5A vào hiệu điện thế đặt vào bóng đèn ta được kết quả ghi được ở bảng và đặc tuyến vôn – ampe trên hình. Từ đó em có thể rút ra các kết luận gì ?

Lời giải:

Sự phụ thuộc điện trở của dây tóc bóng đèn vào hiệu điện thế được thiết lập ở bảng 17.1. Ta tính điện trở của bóng đèn: R = U/I rùi điền vào bảng. Từ bảng này ta có nhận xét:

– Điện trở của dây dẫn thay đổi theo hiệu điện thế áp đặt vào hai đầu dây dẫn và không tuân theo định luật Ôm.

– Trong khoảng U ≤ 6 V, điện trở R tăng theo nhiệt độ.

– Khi U > 6,0 V thì ta thấy điện trở R giảm.

Kết luận:

– U và I biến thiên không theo dạng tỉ lệ thuận.

– Đường đặc tuyến vôn-ampe của điện trở dây tốc bóng đèn không là đường thẳng.

– Điện trở dây tóc bóng đòn thay đổi theo nhiệt độ.

3. Luyện tập Bài 13 Vật lý 11

Qua bài giảng Dòng điện trong kim loại này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

Nắm được tính chất điện chung của các kim loại, bản chất của dòng điện trong kim loại thông qua thuyết êlectron về tính dẫn điện của kim loại
Hiểu được sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ
Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì? Hiện tượng nhiệt điện là gì?

3.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 13 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.

Câu 1: Một bóng đèn 220 V - 100 W có dây tóc làm bằng vônfram. Khi sáng bình thường thì nhiệtđộ của dây tóc bóng đèn là 20000 C. Xác định điện trở của bóng đèn khi thắp sáng và khi không thắp sáng. Biết nhiệt độ của môi trường là 200C và hệ số nhiệt điện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
- A. \(36.9\Omega\)
- B. \(28.6\Omega\)
- C. \(48,8\Omega\)
- D. \(54,8\Omega\)
Câu 2: Một bóng đèn 220 V - 40 W có dây tóc làm bằng vônfram. Điện trở của dây tóc bóng đèn ở 200 C là R0 = 121 . Tính nhiệt độ của dây tóc khi bóng đèn sáng bình thường. Cho biết hệ số nhiệtđiện trở của vônfram là \(\alpha =4,5.10^{-3}K^{-1}\)
- A. \(1010^{0}C\)
- B. \(2020^{0}C\)
- C. \(2000^{0}C\)
- D. \(1000^{0}C\)
Câu 3: Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng
- A. Điện trở của vật dẫn giảm xuống giá trị rất nhỏ khi nhiệt độ giảm xuống thấp.
- B. Điện trở của vật dẫn giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của nó nhỏ hơn giá trị nhiệt độ tới hạn.
- C. Điện trở của vật dẫn giảm xuống rất nhỏ khi nhiệt độ của nó đạt giá trị đủ cao.
- D. Điện trở của vật dẫn bằng không khi nhiệt độ bằng 0(K).
Câu 4: Dây tóc của bóng đèn 220 V - 200 W khi sáng bình thường ở nhiệt độ 25000 C có điện trởlớn gấp 10,8 lần so với điện trở ở 1000 C. Tìm hệ số nhiệt điện trở và điện trở R0 của dây tóc ở 1000C.
- A. \(0,2267{K^{ - 1}}\)
- B. \(0,0041{K^{ - 1}}\)
- C. \(0,0024{K^{ - 1}}\)
- D. \(0,0076{K^{ - 1}}\)
Câu 5: Ở nhiệt độ \({t_{1}} = {25^0}C\) , hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U1 = 20 mV thì cường độdòng điện qua đèn là I1 = 8 mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U2 = 240 V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8 A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường. Biết hệ số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là \(\alpha =4,2.10^{-3}K^{-1}\)
- A. \({2634^0}C\)
- B. \({1264^0}C\)
- C. \({2345^0}C\)
- D. \({2644^0}C\)

Câu 6- Câu 14: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online

3.2. Bài tập SGK và Nâng cao

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 13 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 2 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 3 trang 90 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 13.1 trang 33 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.2 trang 33 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.3 trang 33 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.4 trang 34 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.5 trang 34 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.6 trang 34 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.7 trang 34 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.8 trang 35 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.9 trang 35 SBT Vật lý 11

Bài tập 13.10 trang 35 SBT Vật lý 11

4. Hỏi đáp Bài 13 Chương 3 Vật lý 11

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!