Tốc độ trôi của electron trong kim loại – độ linh động và điện trở suất

Phục vụ bài Cường độ dòng điện và bài Điện trở của Vật lí 11 (Chương trình GDPT 2018): giải thích dòng điện trong kim loại bằng mô hình electron tự do. Các electron tự do chuyển động hỗn loạn rất nhanh và va chạm với các ion dao động của mạng tinh thể; khi có điện trường, chúng trôi thêm rất chậm ngược chiều điện trường, nên cường độ dòng điện I = Snve. Chọn kim loại (đồng, bạc, vàng, nhôm), đổi cường độ dòng điện, tiết diện S, nhiệt độ và chiều dài dây. Hình động cho thấy một electron đi zích zắc và trôi chậm, đếm số electron đi qua một tiết diện; số đo hiện mật độ electron n, mật độ dòng điện, điện trường trong dây, tốc độ trôi (cỡ phần mười milimét mỗi giây trong dây đồng), thời gian trung bình giữa hai va chạm τ, độ linh động μ và điện trở suất ρ = m/(ne²τ). Đồ thị cho thấy khi nhiệt độ tăng, τ giảm còn điện trở suất tăng. Ghi số liệu vào bảng và làm ba nhiệm vụ tự kiểm. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao tốc độ trôi của electron rất nhỏ mà đèn vẫn sáng gần như ngay khi đóng khoá? – Cùng một cường độ dòng điện, dây mảnh hơn thì tốc độ trôi thay đổi thế nào? – Vì sao điện trở của dây đồng tăng khi nhiệt độ tăng?