Bài giảng môn Vật lí Khối 11 - Bài 15: Dòng điện trong chất khí (Bản chuẩn kĩ năng)

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Nêu điều kiện để có dòng điện trong một môi trường? 
Môi trường đó phải có hạt tải điện tự do và phải được đặt trong một điện trường ngoài. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 * Trong kim loại: Là các electron tự do. 
Nêu các hạt tải điện trong kim loại và trong dung dịch chất điện phân. Có nhận xét gì về sự có mặt của các hạt tải điện trong các môi trường này? 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 * Trong dung dịch chất điện phân: Là các ion (+) và ion (-). 
 * Các hạt tải điện này có sẵn trong các môi trường. 
Trong môi trường chất khí có sẵn các hạt tải điện không? 
 ? Hãy cho biết cấu tạo của chất khí? 
 * Chất khí được cấu tạo từ các phân tử khí. 
 ? Ở điều kiện thường, các phân tử khí có mang điện không? 
 * Ở điều kiện thường các phân tử khí trung hòa về điện. 
 Không khí ở điều kiện thường 
 ? Ở điều kiện thường, chất khí có dẫn điện không? Vì sao? 
 Ở điều kiện thường, chất khí không dẫn điện vì trong chất khí không có hạt tải điện. 
Khi nào chất khí sẽ trở nên dẫn điện? 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
I. CHẤT KHÍ LÀ MÔI TRƯỜNG CÁCH ĐIỆN 
Ở điều kiện thường chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hòa về điện, trong chất khí không có hạt tải điện. 
Nếu không khí 
dẫn điện thì: 
Mạng điện gia đình 
có an toàn không? 
Ô tô, xe máy 
có chạy được không? 
Các nhà máy điện 
sẽ ra sao? 
* Mạng điện gia đình sẽ 
không hoạt động được. 
* Ô tô, xe máy sẽ 
không chạy được. 
* Các nhà máy điện sẽ 
bị chập mạch và cháy. 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
++++++++++++++++ 
+ 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Hãy nhận xét góc lệch của hai lá kim loại của điện nghiệm khi được tích điện và khi không tích điện nữa? 
* Khi được tích điện: hai lá kim loại xòe ra. 
* Khi không tích điện nữa: giữa hai lá kim loại giảm dần. 
Chúng ta giải thích cho hiện tượng này như thế nào? 
Góc xòe giữa hai lá kim loại giảm dần do đã có sự truyền điện tích ra ngoài không khí ở điều kiện thường. 
10 
0 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
1. Thí nghiệm 
Quan sát thí nghiệm và nhận xét hiện tượng xảy ra 
Khi không có ngọn đèn ga, kim điện kế hầu như chỉ số 0 
Khi có ngọn đèn ga, kim điện kế lệch đáng kể khỏi vị trí số 0 
10 
0 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Ở điều kiện thường chất khí hầu như không dẫn điện. 
Khi bị đốt nóng chất khí có hạt tải điện nên dẫn điện. 
Từ đây ta có thể rút ra được kết luận gì? 
2. Kết luận 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
1. Thí nghiệm 
10 
0 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
1. Thí nghiệm 
Vì có các tia vũ trụ, tia tử ngoại trong bức xạ Mặt Trời chiếu vào làm chất khí bị ion hóa. 
2. Kết luận 
Vì sao ngay từ lúc chưa đốt đèn ga chất khí cũng dẫn điện ít nhiều? 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
+ 
Electron 
Ion dương 
Phân tử trung hòa 
Sự ion hóa chất khí 
? Sự ion hóa chất khí là gì? 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
+ 
Electron 
Ion dương 
Phân tử trung hòa 
* Sự ion hóa chất khí: là sự phân tách phân tử khí trung hòa thành ion dương và electron tự do. 
* Tác nhân ion hóa: ngọn đèn ga, tia tử ngoại. 
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
- 
Electron 
Ion âm 
- 
Chuyển động hỗn loạn 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
- 
+ 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
Khi có điện trường ngoài 
Hãy nhận xét về sự chuyển động của các hạt mang điện 
Từ đây chúng ta có thể rút ra được kết luận gì? 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
- 
Khi có điện trường ngoài 
Các ion (+) chuyển động cùng chiều điện trường 
Các ion (-), electron chuyển động ngược chiều điện trường 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron ngược chiều điện trường. 
BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
? Hãy nêu các hạt tải điện trong chất khí và cho biết chúng có sẵn trong môi trường này không? 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
+ Hạt tải điện: ion dương, ion âm, electron. 
+ Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hóa sinh ra. 
? Khi mất tác nhân ion hóa chất khí còn dẫn điện không? 
 Khi mất tác nhân ion hóa chất khí không dẫn điện. 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron ngược chiều điện trường. 
BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
1. Sự ion hóa chất và tác nhân ion hóa 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Quá trình dẫn điện (phóng điện) của chất khí nhờ có tác nhân ion hóa gọi là quá trình dẫn điện không tự lực. 
U(V) 
I(A) 
U b 
U c 
I bh 
0 
Quá trình dẫn điện không tự lực có tuân theo định luật Ôm không? Vì sao? 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
Đường đặc trưng V - A 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
U(V) 
I(A) 
U b 
U c 
I bh 
0 
+ Không tuân theo định luật Ôm. 
Chú ý: 
+ Biến mất khi ngừng tạo ra hạt tải điện. 
1. Sự ion hóa chất và tác nhân ion hóa 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Quá trình dẫn điện (phóng điện) của chất khí nhờ có tác nhân ion hóa gọi là quá trình dẫn điện không tự lực. 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí (đọc thêm) 
1. Sự ion hóa chất và tác nhân ion hóa 
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
IV. QUÁ TRÌNH DẪN ĐiỆN TỰ LỰC TRONG CHẤT KHÍ VÀ ĐiỀU KiỆN ĐỂ TẠO RA QUÁ TRÌNH DẪN ĐiỆN TỰ LỰC 
? Dựa vào định nghĩa quá trình dẫn điện không tự lực, hãy định nghĩa quá trình dẫn điện tự lực? 
 Quá trình dẫn điện (phóng điện) trong chất khí có thể duy trì không cần ta chủ động tạo ra hạt tải điện gọi là quá trình dẫn điện tự lực. 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
1. Dòng điện qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao, khiến phân tử khí bị ion hóa. 
2. Điện trường trong chất khí rất lớn khiến phân tử khí bị ion hóa ngay khi nhiệt độ thấp. 
3. Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ làm cho nó có khả năng phát ra electron (Hiện tượng phát xạ nhiệt electron). 
4. Catôt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào làm bật electron khỏi catôt trở thành hạt tải điện. 
 Có 4 cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí: 
IV. QUÁ TRÌNH DẪN ĐiỆN TỰ LỰC TRONG CHẤT KHÍ VÀ ĐiỀU KiỆN ĐỂ TẠO RA QUÁ TRÌNH DẪN ĐiỆN TỰ LỰC 
CỦNG CỐ 
Câu 1. Trong điều kiện thường, chất khí là chất cách điện vì: 
 A. Các phân tử khí luôn trung hòa về điện, trong chất khí không có hạt tải điện. 
 B. Các phân tử khí không thể chuyển động thành dòng. 
 C. Các phân tử khí không chứa các hạt mang điện. 
 D. Các phân tử khí luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng. 
CỦNG CỐ 
Câu 2 . Bản chất dòng điện trong chất khí là: 
	A. Dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường. 
	B. Dòng chuyển dời có hướng của các ion âm ngược chiều điện trường. 
	C. Dòng chuyển dời có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường. 
	D. Dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường. 
CỦNG CỐ 
Câu 3. Khi chất khí bị đốt nóng, nó trở nên dẫn điện vì: 
A. Tốc độ chuyển động của các phân tử khí tăng lên. 
B. Khoảng cách giữa các phân tử khí tăng lên. 
C. Các phân tử khí bị ion hóa trở thành các hạt mang điện tự do. 
D. Các phân tử khí chuyển động thành dòng có hướng. 
MỘT SỐ HiỆN TƯỢNG PHÓNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ