Bài 15. Dòng điện trong chất khí

Produced by: Nhóm 5
CHÀO MỪNG
ĐẾN VỚI TIẾT HỌC
NGÀY HÔM NAY
Bài 15
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
(2 tiết)
Nội dung bài học:
I- Chất khí là môi trường cách điện.
II – Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường.
III – Bản chất của dòng điện trong chất khí.
V – Tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện.
VI – Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
I- Chất khí là môi trường cách điện
IV – Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện tạo ra quá trình dẫn điện lực
Mạng điện trong gia đình có an toàn không?
Ô tô, xe máy có chạy được không?
Các nhà máy điện sẽ ra sao?
Theo bạn, chất khí có dẫn điện không ?
Vậy, nếu chất khí dẫn điện thì:
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
I- Chất khí là môi trường cách điện
Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hòa điện, do đó trong chất khí không có hạt tải điện.
=>
Xem hình ảnh dưới đây:
Có phải chất khí dẫn điện tuyệt đối???
KHÔNG
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
II – Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường.
* Thí nghiệm 1
Tích điện vào một cái điện nghiệm.->Hai lá kim loại xòe ra.->Sau đó giảm dần theo thời gian
=> Điện tích trữ trong điện nghiệm giảm dần
* Thí nghiệm 2

−
⁺
_
K
A
B
Hạt tải điện gồm những hạt nào ?
=> Ion dương (+) và ion âm (-)
Trong không khí có hạt tải điện không ?
=> Có
Nhưng rất ít
C2
Vì sao ngay từ lúc chưa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thủy ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều ?
Vì sẵn trong không khí có sẵn rất ít hạt tải điện.
và các electron
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
II – Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường.
Ngọn lửa ga và bức xạ của đèn thủy ngân đã làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
III – Bản chất của dòng điện trong chất khí.
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa.
- Ng?n l?a ga, tia t? ngo?i c?a d�n th?y ng�n trong thí nghi?m tr�n du?c g?i l� c�c t�c nh�n ion hĩa
Tác nhân ion hóa: là những tác động bên ngoài gây nên sự ion hóa
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Quá trình ion hóa do tác nhân ion hóa
Ban đầu chất khí gồm các phân tử trung hòa
Tác nhân ion hóa biến phân tử trung hòa thành ion dương(+) và electron
Electron kết hợp với phân tử trung hòa thành ion âm(-)
III – Bản chất của dòng điện trong chất khí.
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa.
+
+
+
-
-
-
e-
Ion +
Ion -
Đốt, tia tử ngoại, đèn thủy ngân
Sự ion hóa chất khí
Tác nhân ion hóa
Hạt tải điện
+
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
Kết luận
=> Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời ……………….. của các ion ………….. theo chiều điện trường và các ion âm, các e ………….. chiều điện trường.Các hạt tải điện này là do chất khí bị …………sinh ra
1
2
3
4
có hướng
dương
ngược
Ion hóa
-
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
Khi mất tác nhân ion hóa
+
+
+
+
+
-
-
Hiện tượng gì xảy ra khi mất tác nhân ion hóa ?
Các ion âm, ion dương, electron trao đổi điện tích với nhau (hoặc với điện cực) trở thành phân tử khí trung hòa.
=> Lúc này chất khí không dẫn điện
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
III – Bản chất của dòng điện trong chất khí.
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa.
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí
- Quá trình dẫn điện của chất khí là quá trình dẫn điện(phóng điện) không tự lực.
- Nó tồn tại khi tạo ra hạt tải điện trong khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ngừng tạo ra hạt tải điện (làm mất tác nhân ion hóa)
* Định nghĩa
* Sự phụ thuộc của I theo U
=> Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là sự phóng điện không tự lực khi có tác nhân ion hóa.
- U nhỏ : I tăng theo U
- U đủ lớn : I đạt giá trị bão hòa I = Ibh
- U quá lớn : I tăng nhanh khi U tăng
U nhỏ
=> Điều đó chứng tỏ khi điện thế quá lớn -> cho điện trở của chất khí giảm -> mật độ hạt tải điện tăng.
Kết luận
Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí không tuân theo đinh luật Ôm
Câu 1: So sánh bản chất dòng điện trong kim loại, trong chất điện phân và chất khí?
Môi Trường

Hạt mang điện
tự do

Bản chất dòng di?n
Kim loại
Chất điện
phân
Chất khí
Electron


Ion dương
Ion âm


Electron
Ion dương
Ion âm
e
Ion -
Ion +
Ion -, e
Ion +
CỦNG CỐ
Câu 2: Chọn phát biểu đúng: Dòng điện trong chất khí chỉ là dòng chuyển dời có hướng của
A. các electron mà ta đưa vào trong chất khí
CỦNG CỐ
B. các ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí
C. các electron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí
D. các electron và ion được tạo ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí
Câu 3: Hạt tải điện trong chất khí là
A. electron tự do
CỦNG CỐ
B. electron tự do và ion dương
C. electron tự do và ion âm
D. electron tự do, ion dương, ion âm
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Bài 15
( Tiết 2 )
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
III – Bản chất của dòng điện trong chất khí.
1. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa.
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí
3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện 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.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình dẫn điện không tự lực
* Tác nhân ion hóa (điện trường ngoài) tạo ra các ion dương và electron.
* Electron có kích thước nhỏ nên đi được quãng đường dài hơn. Khi điện trường đủ lớn, động năng của electron cũng đủ lớn để khi va chạm với các phân tử khí rung hòa sẽ làm 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 electron đến anot.
* 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
+
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
E
+
+
+
+
+
+
+
Không
Càng về phía bản dương mật độ hạt tải điện càng tăng
Vì mật độ hạt tải điện ở các điểm ở giữa hai bản cực không giống nhau
C4: Khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực có giống nhau không? Vì sao?
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
IV – Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện 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.
1. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí.
2. Điều kiện tạo ra quá trình dẫn điện tự lực.
Là quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì. Không cần tác nhân ion hoá chất khí ở bên ngoài
Các cách để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Dòng điện chạy qua chất khí

Điện trường trong chất khí rất lớn

Catốt bị dòng điện nung nóng đỏ

Catốt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào
Làm tăng nhiệt độ khí lên rất cao, khiến phân tử khí bị ion hóa.
Khiến phân tử khí bị ion hóa ngay cả khi nhiêt độ thấp
Làm cho nó có khả năng phát ra electron
Làm bật electron ra khỏi ca tốt và trở thành hạt tải điện.
Có bao nhiêu kiểu phóng điện tự lực thường gặp nhất ?
* Hai kiểu phóng điên lực thường gặp nhất là tia lửa điện và hồ quang điện.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
V– Tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện
Định nghĩa.

Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi có điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành electron tự do và ion dương.
2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện.
Điều kiện tạo ra tia lửa điện là trong chất khí phải có điện trường đạt đến ngưỡng 3.106 V/m
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Quá trình hình thành tia lửa điện
Thoạt đầu khí ở gần mũi nhọn bị ion hóa
Vùng khí bị ion hóa lan rộng ra
Tia lửa điện xuất hiện
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Hiệu điện thế U (V)
Khoảng cách đánh tia điện
Cực phẳng (mm)
Mũi nhọn (mm)
20 000
6,1
15,5
40 000
13,7
45,5
100 000
200 000
300 000
220
410
600
114
75,3
36,7
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Bảng 15.1
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
V– Tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện
2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện.
Định nghĩa.
3. Ứng dụng.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong động cơ
Bugi trong động cơ nổ
- Động cơ nổ
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
- Sét:
+ Là tia lửa điện hình thành giữa đám mây mưa và mặt đất.
+ Khi có cơn giông, ác đám mây gầm mặt đất thường tích điện âm và mặt đất tích điện dương. Giữa đám mây và mặt đất có hiệu điện thế lớn
=> Tia lửa điện ( hay còn gọi là sét )
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
C5: Vì sao khi đi đường gặp mưa giông, sấm sét dữ dội, ta không nên đứng trên những gò đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm dán người xuống đât ?
Vì đó là những nơi có điện trường mạnh nhất nên dễ dàng có sự phóng điện từ mây xuống các gò đất và ngọn cây.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
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 thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.
2. Điều kiện
- Hai điện cực phải nóng đỏ đến mức phát xạ nhiệt điện tử (phát xạ electron).
- 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.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
VI- Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện.
1. Định nghĩa
2. Điều kiện
3. Ứng dụng
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Hồ quang điện
Hồ quang điện có những ứng dụng nào ?
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
* Làm đèn chiếu sáng
* Đun chảy vật liệu
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
* Máy hàn điện
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Nội dung
Tia lửa điện
Hồ quang điện
Định nghĩa
Điều kiện
Ứng dụng
Là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi có điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành electron tự do và ion dương.
Là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.
chất khí phải có điện trường đạt đến ngưỡng 3.106 V/m
- Hai điện cực phải nóng đỏ đến mức phát xạ nhiệt điện tử (phát xạ electron).
- 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.
Bugi động cơ nổ, sét
Hàn điện, đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu
Củng cố, vận dụng
Câu 1. Câu nào dưới đây nói về quá trình dẫn điện tự lực của chất khí là không đúng?
A. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí xảy ra khi có hiện tượng nhân số hạt tải điện.
B. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí xảy ra và duy trì được mà không cần phun liên tục các hạt tải điện vào.
C. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí xảy ra chỉ bằng cách đốt nóng mạnh khối khí ở giữa hai điện cực để tạo ra các hạt tải điện.
D. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí thường gặp dưới hai dạng: tia lửa điện và hồ quang điện.
Củng cố, vận dụng
Câu 2. Câu nào dưới đây nói về tia lửa điện là không đúng?
A. Đó là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí mà các hạt tải điện mới sinh ra là electron tự do thoát khỏi catôt khi ion dương tới đập vào.
B. Đó là quá phóng điện không tự lực trong chất khí xảy ra và duy trì được mà không cần phun liên tục các hạt tải điện vào.
C. Đó là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí có thể tự duy trì không cần liên tục phun hạt tải điện vào.
D. Đó là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí được sử dụng trong bugi (bộ phận đánh lửa) để đốt nóng hỗn hợp nổ trong động cơ nổ và các thiết bị tạo khí ozon.
Củng cố, vận dụng
Câu 3. Câu nào dưới đây nói về hồ quang điện là không đúng?
A. Đó là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí mà các hạt tải điện mới sinh ra là electron tự do phát xạ nhiệt electron.
B. Đó là quá phóng điện tự lực trong chất khí xảy ra không cần có hiệu điện thế lớn, nhưng cần có dòng điện lớn để đốt nóng catôt ở nhiệt độ cao.
C. Đó là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí có điện trường đủ mạnh ở hai điện cực để làm ion hoá chất khí.
D. Đó là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí được sử dụng trong hàn điện, trong lò đun chảy vật liệu.
Củng cố, vận dụng
Câu 4. Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do?
A. Ca tôt bị nung nóng phát ra.
B. Phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hoá.
C. Quá trình nhân số hạt tải điện theo kiểu thác lũ trong chất khí.
D. Chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hoá.
CẢM ƠN THẦY
VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE