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

Câu 1 : Điều kiện để có dòng điện trong một môi trường là: 
Hạt mang điện tự do 
B. Hiệu điện thế 
C. Cường độ điện trường 
D. Hạt mang điện tự do và hiệu điện thế(CĐĐT) 
	Đáp án : D 
 KIỂM TRA BÀI CŨ 
D. Ion dương ngược chiều và ion âm cùng chiều điện trường. 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 2. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của.. 
A. Ion dương và ion âm theo chiều điện trường. 
B. Ion dương và ion âm ngược chiều điện trường. 
 C. Ion dương cùng chiều và ion âm ngược chiều điện trường. 
Đáp án : C 
Tiết 29.30 (Bài 15) 
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
Câu hỏi 1: Nếu không khí dẫn điện thì mạng điện trong gia đình có an toàn không ? Vì sao ? 
Trả lời: Không, hệ thống điện thiết kế như hiện nay đều không thể hoạt động được, điện từ nguồn cung cấp luôn luôn chay khắp nơi. Ta không thể ngắt điện và cũng không thể nối điện vào các thiết được. 
Câu hỏi 2: Nếu không khí dẫn điện thì xe ôtô, xe máy có chạy được không ? Vì sao ? 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
Trả lời: Không chạy được, như vậy nguồn điện để đánh lửa ở bugi bị nối tắt làm cho CĐDĐ trong mạch tăng rất lớn. 
Câu hỏi 3: Nếu không khí dẫn điện thì các nhà máy điện sẽ ra sao ? 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
Trả lời: Nhà máy sẽ không hoạt động 
được . Khi đó điện sẽ bị chập mạch và cháy. 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
Ở điều kiện thường chất khí có hạt mang điện không ? 
Có nhưng rất ít (có thể bỏ qua ) 
 Kết luận: 
Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có hạt tải điện. 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤ KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Điều kiện để có dòng điện: 
Có hạt mang điện 
Có HĐT ( CĐĐT) 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤ KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Làm thế nào để có dòng điện ? 
Cần phải có điện trường 
Tạo ra các hạt mang điện 
Ban dầu tích điện cho điện nghiệm ta thấy hai lá kim loại xoè ra. Một thời gian thì góc giữa hai lá kim loại nhỏ dần. Tại sao ? 
Trả lời: Điện tích trữ trong điện nghiệm mất dần.Vậy điện đã truyền qua không khí, nhưng không đáng kể. 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
V 
G 
K 
E 
R 
A B 
E: Nguồn điện khoảng vài chục vôn 
R : Biến trở 
K: Khoá 
V: Vôn kế 
G: Điện kế nhạy 
A, B : Hai bản cực kim loại 
Đ: Đèn ga 
THÍ NGHIỆM 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Đ 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Khi chưa đốt đèn ga 
0 
Khi đốt đèn ga 
G 
0 
G 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Kết luận: 
Ngọn lửa ga đã làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí. 
III/ BẢN CHẤT ĐÒNG ĐIỆN 
TRONG CHẤT KHÍ 
Tại sao ngọn lửa ga đã làm tăng hạt tải điện trong chất khí ? 
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Sự ion hóa chất khí 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Sự ion hóa chất khí 
- 
- 
- 
- 
Kết luận: 
- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm , electron ngược chiều điện trường . 
- Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hóa sinh ra. 
- Ngọn lửa ga, đèn thuỷ ngân hay tia tử ngoại gọi là tác nhân ion hoá. 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
Quá trình dẫn điện của chất khí chỉ tồn tại khi ta tạo ra hạt tải điện trong không khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng việc tạo ra hạt tải điện nên gọi là quá trình dẫn điện không tự lực . 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
I 
U 
A 
B 
C 
O 
- Đoạn Oa: U tăng, I tăng 
-Đoạn ab: U đủ lớn, I bão hòa 
-Đoạn BC: U quá lớn, I tăng nhanh khi U tăng. 
- Đoạn OA: U tăng, I tăng 
-Đoạn AB: U đủ lớn, I bão hòa 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
 Kết luận: 
Quá trình dẫn điện không 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 dòng điện chạy qua gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện. 
IV/ 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 duy trì , không cần ta chủ động tạo ra hạt tải điện, gọi là quá trình dẫn điện ( phóng điện ) tự lực . 
IV/ QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC 
TRONG CHẤT KHÍ VÀ ĐIỀU KIỆN 
 ĐỂ TẠO RA QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC . 
Những cách để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện trong chất khí: 
1.Dòng điện chạy 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 kí bị ion hóa ngay khi nhiệt độ thấp. 
3. Ca tốt bị nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra êlectron ( hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron). 
4. Ca tốt bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào, làm bật êlectron ra khỏi ca tốt và trở thành hạt tải điện. 
V/ TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN 
TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN . 
1. Định nghĩa: 
Tia lửa điện 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. 
2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện: 
V/ TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN 
TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN . 
Điện trường đạt đến giá trị ngưỡng vào khoảng 3.10 6 V/m 
Khoảng cách giữa các điện cực khác nhau thì tia lửa điện có dạng khác nhau. 
3. Ứng dụng 
V/ TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN 
TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN . 
- Dùng trong động cơ nổ ( bugi ) 
- Phóng điện giữa đám mây và mặt đất 
VI/ 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 thấp hoặc áp suất đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. 
Hồ quang điện có thể kèm theo toả nhiệt và toả sáng rất mạnh. 
VI/ HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN 
TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN . 
2. Điều kiện tạo ra hồ quang điện: 
Làm cho hai điện cực nóng đỏ đến mức có thể phát nhiệt êlectron. 
Tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để ion hoá không khí tạo ra tia lửa điện. 
VI/ HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN 
TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN . 
Khi đã có tia lửa điên , quá trình phóng điện tự lực sẽ vẫn tiếp tục duy trì, mặc dù giảm hiệu điện thế. Nó tạo ra một cung sáng chói như ngọn lửa nối hai điện cực, đó gọi là hồ quang điện. 
2. Điều kiện tạo ra hồ quang điện: 
Trong hồ quang điện, dòng điện chạy qua chất khí chủ yếu là dòng êlectron đi từ K sang A, nhưng cũng có một phần nhỏ ion dương đi từ A sang K. 
VI/ HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN 
TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN . 
3. Ứng dụng: 
- Hàn điện 
- Làm đèn chiếu sáng 
- Đun chảy vật liệu