Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 15: Dòng điện trong chất khí - Vũ Phương Thanh

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
Tiết 29 : 
Giáo viên : Vũ Phương Thanh 
Trường PTDT NT Tỉnh Điện Biên 
Xem một số hình ảnh sau ; 
Câu hỏi 1: Nếu không khí dẫn điện thì mạng điện trong gia đình có an toàn không ? Vì sao ? 
Câu hỏi 2: Nếu không khí dẫn điện thì xe ôtô , xe máy có chạy được không ? Vì sao ? 
Câu hỏi 3: Nếu không khí dẫn điện thì các nhà máy điện sẽ ra sao ? 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
Ở điều kiện thường chất khí có hạt mang điện không ? 
+ 
- 
- 
+ 
I/ Chất khí là môi trường cách điện 
 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 . 
Tuy nhiên , chất khí không phải là hoàn toàn không dẫn điện . 
Ở một điều kiện nào đó chất khí có thể dẫn điện được . 
Đèn huỳnh quang 
3 
ĐÈN CHIẾU SÁNG 
3 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Ban đầu tích điện cho điện nghiệm ta thấy hai lá kim loại xoè ra . 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Một thời gian thì góc giữa hai lá kim loại nhỏ dần . 
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 
Cĩ cách nào để tăng số hạt tải điện , qua đĩ tăng tính dẫn điện cho chất khí khơng ? 
THÍ NGHIỆM 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
E 
V 
G 
K 
R 
A B 
Đ 
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 
10 
0 
II/ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ 
Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG 
Khi chưa đốt đèn ga 
0 
Khi đốt đèn ga 
0 
G 
G 
a) Thí nghiệm : 
b) Kết quả thí nghiệm : 
 * Ở điều kiện thường khơng khí khơng dẫn điện điện kế G chỉ số khơng . 
 * Khi bị đốt nĩng khơng khí trở nên dẫn điện điện kế G cĩ chỉ số . 
 * Khi làm thí nghiệm với các khí khác ta thu được kết quả tương tự . 
Điều gì đã xảy ra với khối khí sau khi chịu tác động của ngọn lửa đèn ga hoặc các bức xạ của đèn hơi thủy ngân ? 
1. Sự phĩng điện trong chất khí 
III/ BẢN CHẤT ĐÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa 
+ 
+ 
Tác nhân ion hĩa 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
 Khi đốt nóng chất khí hoặc dùng các bức xạ , 
một số nguyên tử , phân tử khí mất bớt electron 
→ trở thành ion dương . 
III. Bản chất dòng điện trong chất khí 
1) Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa : 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Sự ion hóa chất khí 
- 
- 
- 
- 
 Hiện tượng này gọi là sự ion hóa chất khí . 
 Những tác động bên ngoài gây nên sự ion hóa chất khí gọi là tác nhân ion hóa 
 Một số electron được tạo thành có thể kết hợp với nguyên tử , phân tử trung hòa 
→ thành ion âm 
III. Bản chất dòng điện trong chất khí 
1) Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa : 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
Ion - 
Electron 
Ion + 
Hạt trung hồ 
Trong khoảng khơng lúc này cĩ những hạt gì ? 
Vậy bản chất của dịng điện trong chất khí là gì ? Hạt tải điện của chất khí là hạt nào ? 
1. Sự phĩng điện trong chất khí 
+ 
- 
- 
+ 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
- 
+ 
+ 
- 
+ 
- 
+ 
- 
E 
+ 
- 
+ 
- 
2. Bản chất dịng điện trong chất khí 
Hạt mang điện tự do ( hạt tải điện ) : 
Ion 
dương 
Ion âm 
- 
+ 
Electron 
III. Bản chất của dịng điện trong chất khí . 
 Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có . . . . . . . của các . . . . . . . . . . cùng chiều điện trường và các . . . . . . . . . . ngược chiều điện trường . 
hướng 
 ion dương 
 ion âm , electron 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Sự tái hợp 
- 
- 
- 
- 
Khi mất tác nhân ion hĩa , cĩ sự tái hợp giữa các ion (+), ion (-) và electron tạo thành các phân tử khí trung hịa → chất khí trở thành khơng dẫn điện . 
PHIẾU HỌC TẬP 
So sánh bản chất của dịng điện trong chất khí với dịng điện trong kim loại và dịng điện trong chất điện phân . 
10 
0 
Khi đèn khơng đốt nĩng khối khí nữa thì dịng điện khơng cịn chạy qua khối khí . 
Nhận xét gì về vai trị của tác nhân ion hĩa đối với quá trình dẫn điện của chất khí ? 
 Quá trình dẫn điện khơng tự lực của chất khí chỉ tồn tại khi ta tạo ra hạt tải điện trong khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng việc tạo ra hạt tải điện . 
III. Bản chất dòng điện trong chất khí 
2) Quá trình dẫn điện khơng tự lực của chất khí : 
→ Quá trình dẫn điện ( phĩng điện ) khơng tự lực 
 - Cĩ tác nhân ion hĩa thì chất khí dẫn điện . 
 - Khơng cịn tác nhân ion hĩa thì chất khí khơng dẫn điện nữa . 
Bản chất của dịng điện trong kim loại khác bản chất của dịng điện trong chất điện phân . Vậy dịng điện trong chất khí cĩ tuân theo định luật Ơm hay khơng ? 
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí 
A 
Nguồn 
Điên cĩ 
Hiệu 
điện 
Thê thay 
Đổi 
được 
O 
U 
I 
I b 
U b 
U c 
Tăng 
thế 
 Sự phụ thuộc của cường độ dịng 
điện trong chât khí vào hiệu điện thế . 
 Từ U=0 đến U= U b : có sự phóng điện không tự lực 
 U b ≤ U ≤ U c : I = I bh 
 U > U c : I tăng vọt,có sự phóng điện tự lực 
Đặc tuyến Vôn-Ampe của chất khí 
U b 
U c 
0 
a 
b 
c 
I 
U 
Tại sao khi U>U C thì dịng điện lại tăng rất nhanh ? 
 Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dịng điện chạy qua gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện . 
III. Bản chất dòng điện trong chất khí 
3) Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện khơng tự lực : 
C4 
+ 
Sự ion hoá do va chạm 
e- 
e- 
e- 
Qu ¸ tr×nh nh©n sè h¹t t¶i ® iƯn 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
+ 
- 
- 
- 
+ 
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 . 
1 
2 
3 
4 
Dịng điện qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao , khiến phân tử khí bị ion hĩa 
Điện trường trong chất khí rất lớn , khiến phân tử khí bị ion hĩa ngay khi nhiệt độ thấp 
Catot bị dịng điện nung nĩng đỏ , làm cho nĩ cĩ khả năng phát ra electron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt electron 
Catot khơng nĩng đỏ nhưng bị các ion dương cĩ năng lượng lớn đập vào làm bật electron ra khỏi catot trở thành hạt mang điện 
QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC 
TRONG CHẤT KHÍ VÀ ĐIỀU KIỆN 
 ĐỂ TẠO RA QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC . 
A 
B 
C 
D 
Các electron mà ta đưa vào trong chất khí . 
Các electron và ion mà ta đưa từ bên ngồi 
vào trong chất khí . 
CÂU 1: Hãy chọn câu đúng . 
Dịng điện trong chất khí chỉ cĩ thể là dịng 
chuyển dời cĩ hướng của : 
Các ion mà ta đưa từ bên ngồi vào trong 
chất khí 
Các electron và ion được tạo ra trong chất 
khí hay đưa từ bên ngồi vào chất khí . 
A 
B 
C 
D 
Cĩ hiệu điện thế giữa hai đầu khối khí . 
Áp suất thấp để electron dễ dàng 
chuyển động . 
CÂU 2: Để cĩ được một dịng điện truyền 
qua một chất khí , điều kiện đầu tiên là : 
Chất khí được ion hĩa bởi một tác nhân . 
Đốt nĩng catơt để sinh ra các electron 
A 
B 
C 
D 
Electron, ion dương , ion âm . 
Chỉ cĩ các ion dương và ion âm . 
CÂU 3: Khi xuất hiện dịng điện trong chất khí , 
các hạt tải điện là : 
Chỉ cĩ các electron. 
Chỉ cĩ các electron và ion âm . 
A 
B 
C 
D 
Quá trình dẫn điện khơng tự lực xảy ra khi 
hiệu điện thế đặt vào chất khí đủ nhỏ . 
Electron và ion âm chuyển động ngược chiều 
với ion dương . 
CÂU 4: Chọn câu sai . 
Đối với sự dẫn điện trong chất khí . 
Cường độ dịng điện tăng liên tục 
khi áp suất tăng . 
Quá trình dẫn điện tự lực xảy ra khi 
hiệu điện thế đặt vào chất khí đủ lớn . 
Bài của chúng ta đã kết thúc ở đây , cảm ơn các em , và thầy cô đã ủng hộ !