![](https://blog.hocmai.vn/wp-content/uploads/2017/07/hot.gif)
![](https://blog.hocmai.vn/wp-content/uploads/2017/07/hot.gif)
LỚP 11
BÀI 15: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Chất khí là môi trường cách điện
- Không khí nói riêng hay chất khí nói chung không dẫn điện vì các phân tử khí đều trung hòa điện, nên trong chất khí không có hạt tải điện.
2. Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường
- Ở điều kiện thường, chất khí không dẫn điện.
- Trong một số điều kiện đặc biệt như khi có ngọn lửa ga hay chiếu bức xạ của tia tử ngoại, không khí trở nên dẫn điện.
3. Bản chất dòng điện trong chất khí
a) Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa- Tác nhân ion hóa: những tác động làm cho chất khí trở nên dẫn điện. Nguyên nhân là những tác nhân này có năng lượng cao, chúng tách các phân tử khí trung hòa thành những ion dương và êlectron tự do, những êlectron tự do lại có thể kết hợp với những phân tử khí trung hòa tạo nên ion âm.
- Hạt tải điện trong chất khí: Các ion dương, ion âm và êlectron.
- Bản chất dòng điện trong chất khí: Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển rời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, êlectron ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hóa sinh ra.
- Chú ý: Khi mất tác nhân ion hóa các ion dương, ion âm, êlectron trao đổi điện tích với nhau tạo nên các phân tử khí trung hòa, lúc này, không khí trở thành không dẫn điện.
- Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí: là quá trình xảy ra khi ta phải dùng tác nhân ion hóa từ bên ngoài để tạo ra các hạt tải điện trong chất khí.
- Quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.
- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I qua chất khí khi phóng điện không tự lực theo hiệu điện thế [imath]U[/imath] giữa hai điện cực:
- Hiện tượng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện.
- Quá trình nhân số hạt tải điện:
- Tác nhân ion hóa (điện trường ngoài) tạo ra các ion dương và êlectron.
- Êlectron có kích thước nhỏ nên đi được quãng đường dài hơn. Khi điện trường đủ lớn, động năng của êlectron cũng đủ lớn để khi va chạm với các phân tử khí rung hòa sẽ là ion hóa các phân tử này.
- Quá trình này diễn ra theo kiểu thác lũ làm mật độ hạt tải điện tăng mạnh cho tới khi êlectron đến anôt.
- Lúc này, chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn và dòng điện chạy qua chất khí tăng nhưng vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hóa từ bên ngoài sinh ra trong chất khí.
4. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực
- Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì, không cần ta chủ động tạo ra hạt tải điện, gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự lực.
- Điều kiện: trong hệ phải gồm chất khí và các điện cực phải tự tại ra các hạt tải điện mới để bù lại số hạt tải điện đã đi đến điện cực và biến mất.
- Cách 1: Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao, khiến phân tử khí bị ion hóa.
- Cách 2: Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí bị ion hóa ngay khi đến nhiệt độ thấp.
- Cách 3: Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra êlectron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron.
- Cách 4: Catôt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào làm bật êlectron ra khỏi catôt và trở thành hạt tải điện.
5. Tia lửa điện và hồ quang điện
Nội dung | Tia lửa điện | Hồ quang điện |
Định nghĩa | Là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành ion dương và êlectron tự do. | Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra ở trong chất khí áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. |
Điều kiện | Điện trường ngoài đạt ngưỡng [imath]3.10^6 V/m.[/imath] | Hai điện cực phải nóng đỏ đến mức phát xạ nhiệt điện tử (phát xạ êlectron). Khi có được tia lửa điện, phải duy trì hiệu điện thế giữa hai điện cực đến giá trị không lớn để tạo ra cung sáng chói. |
Ứng dụng | Động cơ nổ, trong các cơn dông | Hàn điện, đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu |
B. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 :
Nếu không khí dẫn diện thì:a) Mạng điện trong gia đình có an toàn không?
b) Ô tô, xe máy có chạy được không?
c) Các nhà máy điện sẽ ra sao?
Trả lời:
Nếu không khí dẫn diện thì tất cả hệ thống điện thiết kế như hiện nay đều không thể hoạt động được, điện từ nguồn cung cấp luôn luôn chạy đi khắp nơi. Ta không thể ngắt điện và cũng không thể nối điện vào các thiết bị được.
a) Mạng điện trong gia đình sẽ không an toàn vì điện có thể truyền tới mọi nơi và mọi vật
b) Ô tô, xe máy sẽ không chạy được vì nguồn điện để đánh lửa ở bugi bị nối tắt.
c) Ở các nhà máy điện, điện sau khi được tạo ra sẽ truyền khắp nơi mà không cần dây tải.
Câu C2 :
Vì sao ngay từ lúc chưa đốt đèn thủy ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều?Trả lời:
Ngay từ lúc chưa đốt đèn thủy ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều là vì chất khí bị các tác nhân ion hóa như tia vũ trụ, tia tử ngoại trong bức xạ của Mặt Trời … chiếu vào.
Câu C3 :
Trong quá trình dẫn điện không tự lực của khí, khi nào dòng điện đạt giá trị bão hòa?Trả lời:
Trong quá trình dẫn điện không tự lực của khí, dòng điện đạt giá trị bão hòa khi mọi êlectron và ion khí do tác nhân ion hóa sinh ra đều đến được điện cực, không bị tái hợp với nhau ở dọc đường, và không có quá trình nhân số hạt tải điện.
Câu C4 :
Khi quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau giữa hai bản cực, cực giống nhau không? Vì sao?Trả lời:
- Khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực không giống nhau.
- Vì mật độ hạt tại các điểm khác nhau trong điện trường là khác nhau, sinh ra sự chênh lệch giữa các vị trí và cường độ điện trường tại các điểm khác nhau sẽ khác nhau.
Câu C5 :
Vì sao khi đi đường gặp mưa giông, sấm sét dữ dội, ta không nên đứng trên những gò cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên dán người xuống đất?Trả lời:
Khi mưa giông, các đám mây ở gần mặt đất thường tích điện âm và mặt đất tích điện dương. Giữa đám mây và mặt đất có hiệu điện thế rất lớn. Những chỗ nhô cao trên mặt đất như gò hay ngọn cây là nơi có điện tích tập trung nhiều nên điện trường rất mạnh, dễ dàng có sự phóng tia lửa điện giữa dám mây và những chỗ đó gọi là sét.
Vì vậy, để tránh sét, ta không cần đứng trên những gò cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm dán xuống đất.
Chúc các bạn học tốt!
Xem thêm kiến thức tại
BÀI 13: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI
BÀI 14: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN
Last edited: