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 phân tử khí ở trạng thái trung hòa về điện nên trong chất khí không có hạt tải điện.

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

Qua thí nghiệm nhận thấy:

– Thông thường chất khí hầu như không dẫn điện, trong chất khí có rất ít hạt tải 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 tác nhân ion hóa

– Ngọn lửa khí gas (có nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thủy ngân trong thí nghiệm trên được gọi là tác nhân ion 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 tích 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. Các hạt mang điện này được tạo ra bởi một loại khí bị ion hóa.

2. Khí dẫn điện không tự hỗ trợ

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

Xem thêm bài viết hay:  Cấu hình electron nguyên tử của 20 nguyên tố đầu?

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

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

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

Để có quá trình dẫn điện tự hỗ trợ, trong một hệ gồm chất khí và điện cực, phải tạo ra các hạt tải điện mới để bù vào số hạt tải điện đã đi 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 phân tử khí bị ion hóa ngay khi nhiệt độ thấp.

Xem thêm bài viết hay:  Hoàn cảnh ra đời tác phẩm Nguyễn Đình Chiểu – Ngôi sao sáng trong văn nghệ của dân tộc (hay nhất)

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

Tuỳ 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 tia lửa điện và hồ quang điện.

V. Tia lửa điện và điều kiện phát sinh 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 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 được sử dụng trong động cơ máy 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 khu vực đất cao, ngọn cây.

TẠI 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.

Xem thêm bài viết hay:  Chuyển động thẳng đều là gì?

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 bằng sự 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. Một 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: THCS Ngô Thì Nhậm

Chuyên mục: Lớp 11 , Vật Lý 11

Bạn thấy bài viết Lý thuyết Vật lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí
có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Lý thuyết Vật lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí
bên dưới để duhoc-o-canada.com có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: duhoc-o-canada.com của duhoc-o-canada.com

Chuyên mục: Giáo dục

Nhớ để nguồn bài viết này: Lý thuyết Vật lý 11 Bài 15. Dòng điện trong chất khí
của website duhoc-o-canada.com

Viết một bình luận