Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ có biểu 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.

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.

Xem thêm: Tính Chất Của Gió Mùa Đông Bắc Và Tính Chất Của Gió Mùa Này Ở Việt Nam?

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