Bài 15. Dòng điện trong chất khí

BÀI 15
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Thuyết trình: Nhóm 3
NỘI DUNG
I. Chất khí là môi trường cách điện.
II. Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường.
III. Bản chất dòng điện trong chất khí.
IV. Quá trình dẫn điện không tự lực và tự lực trong chất khí.
V. Tia lửa điện.
VI. Hồ quang điện.
I. CHẤT KHÍ LÀ MÔI TRƯỜNG CÁCH ĐIỆN
Chất khí gồm các phân tử khí trung hoà, trong
chất khí không có hạt tải điện. Vì vậy chất khí là
môi trường không dẫn điện.
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN THƯỜNG
- Thực ra, chất khí không phải tuyện đối không dẫn điện.
- Thí nghiệm 1: (Hình 15.1 sgk-86)

Tích điện vào một cái điện nghiệm, theo thời gian ta thấy góc của hai lá kim loại giảm dần. Như vậy, điện đã truyền qua chất khí ở điều kiện thường đến các vật khác.
- Thí nghiệm 2: (Hình 15.2 sgk-87)
Không đốt đèn ga: I 0  bình thường chất khí không dẫn điện, trong chất khí có sẵn rất ít hạt tải điện.
Đốt đèn ga hoặc thổi khí nóng đi qua giữa hai bản cực: I  0
Thay đèn ga bằng đèn thuỷ ngân (tia tử ngoại) ta có kết quả tương tự.
Kết luận: ngọn lửa ga và tia bức xạ đã làm tăng mật độ tải điện trong chất khí.
R
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
1. Sự ion hoá chất khí và các tác nhân ion hoá:
Nhiệt độ cao, tia tử ngoại … được gọi là tác nhân ion hoá.
Các tác nhân ion hoá có năng lượng cao làm ion hoá chất khí, tách phân tử khí trung hoà thành các ion+ và e tự do. Electron tự do lại có thể tái hợp với phân tử khí trung hoà thành ion-.
Vậy, chất khí bị ion hoá có các hạt tải điện là ion+, ion- và e tự do.
+
-
 
2. Bản chất dòng điện trong chất khí:
Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion+ theo chiều điện trường và các ion-, các e ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh ra.
*Khi mất tác nhân ion hóa, các ion+, ion- và e trao đổi điện tích với nhau hoặc với điện cực để lại thành các phân tử khí trung hòa, nên chất khí trở thành không dẫn điện. Quá trình này được gọi là sự tái hợp.
Định nghĩa
Là quá trình dẫn điện (phóng điện) tồn tại khi ta tạo ra hạt tải điện và biến mất khi ta ngừng tạo ra hạt tải điện.
Đặc điểm
Quá trình dẫn điện này không tuân theo định luật Ôm.
Khi U nhỏ: I tăng theo U.
Khi U đủ lớn: I = Ibh.
Khi U quá lớn: I tăng nhanh
khi U tăng.
U đủ lớn
U quá lớn
Ibh
U
I
0
U nhỏ
1. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí
IV. QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN KHÔNG TỰ LỰC VÀ TỰ LỰC TRONG CHẤT KHÍ
2. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện diễn ra quá trình dẫn điện tự lực:
Định nghĩa: Là quá trình dẫn điện (phóng điện) có thể tự duy trì, không cần ta chủ động tạo ra hạt tải điện.
Điều kiện:
Có sự ion hoá các phân tử khí do nhiệt của dòng điện.
Có sự ion hoá các phân tử khí do điện trường đủ mạnh.
Catot bị nung đỏ phát xạ các electron nhiệt.
Các ion+ có năng lượng lớn đập vào catot.
V. TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN
1. Định nghĩa:
Là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành ion+ và e tự do.


2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện:
Giả sử giữa hai điện cực có hiệu điện thế U đủ lớn và điện trường sẽ mạnh nhất khi ở gần các mũi nhọn.
Chất khí ở đây dễ bị ion hóa nhất.
Nơi chất khi bị ion hóa nên sẽ trở thành môi trường dẫn điện tốt.
Mũi nhọn gần như được kéo dài ra và vùng khí bị ion hóa sẽ lan rộng ra.
Quá trình phóng điện sẽ xảy ra, tạo nên tia lửa điện.
Tia lửa điện
Trong chất khí phải có điện trường với cường độ khoảng 3.106 V/m.
3. Ứng dụng:
Trong bộ phận đánh lửa (bugi) của động cơ nổ để đốt hỗn hợp nổ.
Trong tự nhiên, sét là tia lửa điện hình thành giữa các đám mây mưa và mặt đất.

VI. HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN
1. Định nghĩa:
Là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc ở áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.

Xét ví dụ sau để thấy rõ điều kiện tạo ra hồ quang điện

Đặt một hiệu điện thế khoảng 40-50V vào hai đầu thanh than. Đầu tiên, để hai thanh than này chạm vào nhau, sau đó tách chúng ra một khoảng ngắn. Kết quả thu được cho ta thấy ở hai đầu thanh than, tức
là cực dương và cực âm của hồ quang phát ra một ánh sáng chói lòa, giữa hai cực có một lưỡi liềm sang yếu hơn do khí than bị đốt cháy.
2. Điều kiện tạo ra hồ quang điện: Catot được đốt nóng đến nhiệt độ cao để phát xạ nhiệt êlectron và có một hiệu điện thế tương đối lớn để mồi cho quá trình phóng điện xảy ra.
Ban đầu chạm hai điện cực vào nhau làm cho hai điện cực nóng đỏ đến mức phát ra một lượng lớn electron phát xạ nhiệt. Sau đó tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để tạo ra tia lửa điện. Khi đã có tia lửa điện, quá trình phóng điện tự lực tiếp tục duy trì, mặc dù ta giảm điện áp giữa hai điện cực đến giá trị không lớn.
3. Ứng dụng:
Hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu...
Máy hàn điện:
Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe !