Bài giảng môn Vật lí Khối 11 - Bài 15: Dòng điện trong chất khí

Ôn lại kiến thức cũ 
 Khái niệm dòng điện trong các môi trường? 
 Dòng điện trong các môi truờng là dòng các hạt điện tích chuyển động có hướng 
BÀI 22. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Trong các cơn dông thừơng có sét. 
Vậy, theo em, sét là gì 
1. Sự phóng điện trong chất khí 
a. Thí nghiệm: 
A,B: Hai bản của tụ điện phẳng không khí, được tích điện 
V: Vôn kế tĩnh điện 
4/26/2022 
9 
2. Bản chất dòng điện trong chất khí :  
Khi ta đốt nóng hay bức xạ làm mất một số electron của nguyên tử hay phân tử khí,nó trở thành ion dương . 
Electron có thể chuyển động tự do hoặc kết hợp với m ộ t số nguyên tử hay phân tử chất khí trở thành ion âm. Quá trình đó được gọi là sự tái hợp . 
4/26/2022 
11 
Khi không có điện trường , các electron và các ion chuyển động hỗn loạn nên không có dòng điện trong chất khí 
Khi có điện trường , dướ i tác dụng của lực điện trường các electron và các ion chuyển động theo một hướng nhất định nên có dòng điện trong chất khí. 
Vậy bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường , các ion âm và electron ngược chiều điện trường. 
4/26/2022 
13 
Đồ thị của cường độ dòng điện trong chất khí 
U o 
U c 
I bh 
U 
I 
0 
U<U c : U tăng  I tăng 
U o <U<U c :I đạt giá trị bảo hòa I = I bh 
U>U c : U tăng  Ităng nhanh 
4/26/2022 
14 
Củng cố : 
 Khi nào chất khí mới dẫn điện? 
 Bản chất dòng điện trong chất khí là gì 
 Cường độ dòng điện trong chất khí có tuân theo định luật Ohm không? 
4/26/2022 
15 
Chất khí chỉ dẫn điện khi có bức xạ chiếu vào và chất khí được đặt trong điện trường 
4/26/2022 
16 
Bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường , các ion âm và electron ngược chiều điện trường. 
4/26/2022 
17 
Cường độ dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ohm vì đường đặc tuyến Vôn – Ampe không phải là đường thẳng 
4. Các dạng phóng điện trong không khí ở áp suất bình thường 
a. Tia lửa điện: 
 Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí khi có tác dụng của điện trường đủ mạnh để làm ion hoá khí, biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do 
Trong không khí, tia lửa điện có thể hình thành khi có điện trường rất mạnh 
Đặc điểm: không có hình dạng nhất định, tia lửa điện thường kèm theo tiếng nổ. Trong tia lửa điện, ngoài sự ion hoá do va chạm còn có sự ion hoá do tác dụng của bức xạ 
b. Sét 
Nguyên nhân phát sinh : do sự phóng điện giữa các đám mây trái dấu hoặc giữa một đám mây tích điện với mặt đất tạo thành tia lửa điện khổng lồ. 
Sự phát lửa của tia sét ( hiệu điện thế và cường độ dòng điện rất lớn) làm áp suất giảm đột ngột, gây ra tiếng nổ, gọi là tiếng sấm ( nếu phóng điện giữa hai đám mây ) hoặc tiếng sét (nếu phóng điện giữa đám mây và mặt đất) 
Để tránh tác hại của sét, người ta làm các cột chống sét. Khi có cơn dông, điện tích từ đám mây sẽ qua cột chống sét xuống đất một cách từ từ, không gây ra hiện tượng sét 
c. Hồ quang điện 
Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn 
VD: sự phóng điện giữa hai đầu đặt gần nhau của thanh than (hai điện cực) nối vào nguồn điện có hiệu điện thế 40V-50V 
Hồ quang cũng có thể xuất hiện giữa các điện cực bằng kim loại. Tuỳ theo các cực, nhiệt độ của hồ quang khác nhau, nhưng thường rất cao, có thể từ 2 500 o C → 8 000 o C 
Các ứng dụng của hồ quang: 
Nhờ nhiệt độ cao của các cặp điện cực, người ta dùng hồ quang trong việc hàn điện 
Trong ngành luyện kim, người ta dùng hồ quang để nấu chảy kim loại, điều chế các hợp kim 
Ngoài ra, hồ quan còn đuợc dùng để thực hiện nhiều phản ứng hoá học, chẳng hạn như phản ứng oxi hoá nitơ thành ôxit nitơ để điều chế axit nitric..... 
Hồ quang truớc đây còn được dùng làm nguồn ánh sáng mạnh cho các đèn chiếu, đèn biển, máy chiều phim... 
Nhiều nguồn sáng được dùng trong chiếu sáng công cộng là hồ quang điện trong các khối hơi như natri (đèn vàng), hơi thuỷ ngân,..chứa trong bong bóng thuỷ tinh kín. . Các điện cực bằng dây vonfam. 
Đèn huỳnh quang là hồ quang sinh ra trong hơi thuỷ tinh ở áp suất thấp 
5. Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp: 
a. Thí nghiệm: SGK/110 
Nhận xét : Sự phóng điện này gọi là sự phóng điện thành miền. 
b. Khi áp suất trong ống phóng điện giảm xuống. Có dòng các electron phát ra từ kia catôt có thể chạy thẳng tới anôt mà không va chạm với các phân tử khác. Dòng đó chính là tia catôt, tia này làm phát quang thuỷ tinh.