1. Dòng điện trong kim loại là gì ?
Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. Hệ số nhiệt điện trở không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà vào cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó. – Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục.
2. Bản chất của dòng điện trong kim loại
Theo thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, ta có:
-Trong vật liệu kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị sẽ trở thành các ion dương.
-Các ion dương sẽ liên kết với nhau theo một trật tự để tạo nên mạng tinh thể kim loại.
-Chuyển động nhiệt của các ion càng mạnh thì mạng tinh thể sẽ càng dễ bị mất trật tự.
-Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử để trở thành các electron tự do với mật độ không đổi, sau đó chuyển động một cách hỗn loạn tạo thành khí electron tự do và chiếm toàn bộ thể tích của khối kim loại, đồng thời cũng không sinh ra dòng điện nào.
-Điện trườngE do nguồn điện ngoài sinh ra sẽ đẩy khí electron trôi ngược hướng với chiều điện trường và sinh ra dòng điện.
-Khi mạng tinh thể mất trật tự, chuyển động của electron tự do bị cản trở. Đây chính là nguyên nhân gây ra điện trở kim loại. Sự mất trật tự thường gặp là do chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể, sự méo của mạng tinh thể bởi những biến dạng cơ học và các nguyên tử lạ lẫn vào trong kim loại. Chính vì vậy, điện trở của kim loại rất nhạy cảm với những yểu tố trên.
-Các hạt tải điện trong kim loại là electron tự do và vì mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện rất tốt. Đây chính là lý do vì sao kim loại có khả năng dẫn điện tốt.
Vậy bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? Đó chính là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường dưới tác dụng của điện trường ngoài.
1. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Trong dung dịch, các axit, ba zơ, muối bị phân li thành ion.
- Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
+ Ion dương chạy về phía catôt nên gọi là cation
+ Ion âm chạy về phía anôt nên gọi là anion.
- Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có êlectron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.
- Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.
Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan.
Nội dung các định luật Faraday:
+ Định luật 1: Khôi lượng chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.
m = kq
+ Định luật 2: Đương lượng hóa học của nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gamA/ncủa nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là1/Ftrong đó F gọi là số Faraday.
Biểu thức kết hợp nội dung hai định luật:
2. Bản chất dòng điện trong chất khí
Trong điều kiện thường thì chất khí không dẫn điện. Chất khí chỉ dẫn điện khi trong lòng nó có sự ion hóa các phân tử.
Ngọn lửa ga (nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân trong thí nghiệm trên được gọi là các tác nhân ion hoá. Nhờ có năng lượng cao, chúng ion hoá chất khí, tách phân tử khí trung hoà thành ion dương và êlectron tự do. Êlectron tự do lại có thể kết hợp với phân tử khí trung hoà thành ion âm. Các hạt tích điện này là hạt tải điện trong chất khí.Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện thế lớn thì xuất hiện hiện tượng nhân hạt tải điện trong lòng chất khí.
=> Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các êlectron ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh ra.
Quá trình phóng điện vẫn tiếp tục được quy trì khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài gọi là quá trình phóng điện tự lực.
Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catod để nó phát được eletron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.