Lý thuyết Vật lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí

Lý thuyết Vật Lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí

Lý thuyết Vật Lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí –

Lý thuyết Vật Lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí

I. Chất khí là môi trường cách điện

Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí trung hòa về điện nên trong chất khí không có hạt tải điện.

II. Độ dẫn điện của chất khí ở điều kiện thường

Thực nghiệm thấy:

– Bình thường chất khí không dẫn điện, trong chất khí có rất ít hạt mang điện.

– Ngọn lửa khí và bức xạ của đèn thủy ngân làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí.

III. Bản chất dòng điện trong chất khí

1. Ion hóa chất khí và chất ion hóa

– Ngọn lửa khí ga (có nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thủy ngân trong thí nghiệm trên gọi là đèn iôn hóa. Nhờ có năng lượng cao, chúng làm ion hóa chất khí, phân tách phân tử khí trung hòa thành các ion dương và electron tự do. Các electron tự do có thể kết hợp với các phân tử khí trung tính để tạo thành các ion âm. Các hạt mang điện này là hạt mang điện trong chất khí.

Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển động có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, êlectron ngược chiều điện trường. Những hạt tích điện này được tạo ra bởi một chất khí bị ion hóa.

2. Dẫn điện không tự hỗ trợ của khí

Quá trình dẫn điện trong chất khí mà chúng ta vừa mô tả được gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự hỗ trợ.

Nó chỉ tồn tại khi ta tạo hạt tải điện trong chất khí giữa các bản và biến mất khi ta ngừng tạo hạt tải điện.

Thay đổi hiệu điện thế U giữa hai bản tụ và ghi cường độ dòng điện I chạy qua chất khí, ta thấy quá trình dẫn điện tự lực không tuân theo định luật Ôm.

3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực.

Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do có dòng điện chạy qua gọi là hiện tượng hạt tải điện.

IV. Dẫn điện tự cấp nguồn trong điều kiện dẫn khí và tự cấp nguồn

Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì mà không cần chủ động tạo ra hạt tải điện, quá trình này gọi là quá trình (phóng điện) dẫn điện tự lực.

Để dẫn điện tự hỗ trợ, trong một hệ gồm chất khí và điện cực, một hạt tải điện mới phải được tạo ra để bù cho số hạt tải điện đã đến điện cực và biến mất.

Có bốn cách chính mà một dòng điện có thể tạo ra các hạt tải điện mới trong chất khí:

Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ chất khí tăng lên rất cao làm cho các phân tử chất khí bị ion hóa.

– Điện trường trong chất khí rất lớn làm cho các phân tử khí bị ion hoá dù ở nhiệt độ thấp.

– Cực âm bị dòng điện đốt nóng đỏ làm nó có khả năng phát ra êlectron, gọi là hiện tượng tỏa nhiệt êlectron.

– Cực âm không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào làm bật êlectron ra khỏi cực âm và trở thành hạt tải điện.

Tùy theo cơ chế tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí mà ta có các kiểu phóng điện tự lực khác nhau, phổ biến nhất là phóng điện tia lửa điện và phóng điện hồ quang.

V. Tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện

1. Định nghĩa

Tia lửa điện là sự phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến đổi phân tử khí trung hòa thành ion dương và êlectron tự do.

2. Điều kiện phát sinh tia lửa điện

Tia lửa điện có thể hình thành trong không khí ở điều kiện bình thường, khi điện trường đạt giá trị ngưỡng khoảng 3.10,6 V/m.

3. Ứng dụng

– Tia lửa điện thường dùng trong động cơ nổ để đốt cháy hỗn hợp nổ (xăng và không khí) trong xilanh gọi là bugi.

Sét là tia lửa điện hình thành giữa đám mây mưa và mặt đất nên thường đánh vào những vùng đất cao, ngọn cây.

BỞI VÌ. Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện

1. Định nghĩa

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế nhỏ.

2. Điều kiện phát sinh hồ quang điện

Để đốt cháy hồ quang điện, trước tiên người ta phải làm cho hai điện cực nóng đỏ đến mức có thể phát ra một số lượng lớn electron do phát xạ nhiệt electron. Sau đó, chúng tôi tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để làm ion hóa chất khí, tạo ra tia lửa điện giữa hai điện cực. Khi có tia lửa điện, quá trình phóng điện tự hành sẽ tiếp tục, mặc dù chúng ta giảm hiệu điện thế giữa hai điện cực xuống một giá trị nhỏ. Nó tạo ra một hồ quang điện.

3. Ứng dụng

Hồ quang điện có nhiều ứng dụng như hàn, làm đèn, nấu chảy vật liệu v.v.

xem thêm Giải bài tập Vật Lý 11: Bài 15. Dòng điện trong chất khí

Đăng bởi: Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội

Chuyên mục: Vật lý lớp 11 , Vật lý 11

Nhớ để nguồn bài viết này: Lý thuyết Vật lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí của website vietabinhdinh.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục