Bài 22. Dòng điện trong chất khí

CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN DỰ BUỔI THUYẾT TRÌNH NGÀY HÔM NAY
BÀI THUYẾT TRÌNH NHÓM: IV
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
Bài thuyết trình nhóm IV
Cần điều kiện gì để có dòng điện ?
Có các hạt mang điện tự do
Có một hiệu điện thế
Làm thế nào để có dòng điện tại bất kì môi
trường nào ?
Cần phải có điện trường
Tạo ra các hạt mang điện
KẾT LUẬN
THÍ NGHIỆM
Dẫn điện ở điều kiện thường
1. Sự phóng điện trong chất khí
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
THÍ NGHIỆM
Ampe kế chỉ số 0
0
Ampe kế có chỉ số
Thí nghiệm:
Kết quả thí nghiệm:
Ở điều kiện thường, không khí không dẫn điện ampe kế chỉ số không.
Khi bị đốt nóng, không khí trở nên dẫn điện ampe kế có chỉ số
Khi làm thí nghiệm với các khí khác, người ta thu được kết quả tương tự
1. Sự phóng điện trong chất khí
KẾT LUẬN
THÍ NGHIỆM
Dẫn điện ở điều kiện thường
1. Sự phóng điện trong chất khí
Chất khí không dẫn điện vì: Các phần tử khí đều ở dạng trung hòa điện, do đó chất khí không có các hạt tải điện
AMPE kế không có hiện tượng gì xảy ra!
Thực chất là trong không khí vẫn có những phần tử mang điện nhưng rất nhỏ ta có thể bỏ qua
!
Có dòng điện chạy qua khối không khí từ bản này sang bản kia. Đó là sự phóng điện trong không khí.
Bằng cách nào đó ngọn lửa đã làm tăng mật độ các hạt tải điện trong khối khí
AMPE kế có chỉ số!
Hiện tượng gì xảy ra đối với khối khí?
+
+
+
+
+
+
+
Sự ion hóa chất khí
+
+
+
+
+
+
+
Sự ion hóa chất khí
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
Sự tái hợp
-
-
-
-
+
-
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
Sự ion hóa: nguyên tử, phân tử khí mất bớt electron và trở thành ion dương hoặc nhận thêm electron và trở thành ion âm.
Tác nhân ion hóa: là những tác động bên ngoài gây nên sự ion hóa.
VD: bức xạ điện từ tia γ, tia α, tia β, tia tử ngoại, tia rơn-ghen (tia X)
Sự tái hợp: sự kết hợp lại của electron và ion dương để trử thành nguyên tử trung hóa.
Trạng thái mà khi số nguyên tử, phân tử bị ion hóa và số nguyên tử, phân tử tái hợp bằng nhau đươc gọi là trạng thái cân bằng động
Một số khái niệm:
+
+
Tác nhân ion hóa
-
2. Bản chất dòng điện trong chất khí
Hạt mang điện tự do (hạt tải điện) :
Ion
dương
Ion âm
-
+
Electron
Điều kiện để có dòng điện trong chất khí
Có các tác nhân ion hóa không khí.

Khối khí phải đặt trong điện trường

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,
electron ngược chiều điện trường.

3. Sự phụ thuộc của cường độ dòng
điện trong chât khí vào hiệu điện thế.
Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ô�m.
Từ U=0 đến U= Ub : có sự phóng điện không tự lực
Ub?U ?Uc : I = Ibh
U > Uc : I tăng vọt,có sự phóng điện tự lực
Đặc tuyến Vôn-Ampe của chất khí
Ub
Uc
0
a
b
c
I
U
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.
Quá trình dẫn điện tự lực của chất khí
Quá trình dẫn điện của chất khí vẫn tồn tại khi ta ngừng tác dụng của tác nhân ion hóa ( sự phóng điện vẫn được duy trì) ta gọi đó là sự phóng điện tự lực.
?
Tại sao lại có hiện tượng này, hạt mang điện ở đâu ra?
Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực
Hi?n tu?ng tang m?t d? h?t t?i di?n trong ch?t khí do dịng di?n ch?y qua (s? ion hĩa do va ch?m c?a c�c electron) gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện.
+
+
+
+
+
+
+
Sự ion hóa chất khí
+
+
+
+
+
+
+
Sự ion hóa chất khí
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
Sự tái hợp
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
Quá trình nhân số hạt tải điện
-
+
-
-
-
+
1
2
3
4
Dòng điện qua chất khí là nhiệt độ khí tăng rất cao, khiến phân tử khí bị ion hóa
Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí bị ion hóa ngay khi nhiệt độ thấp
Catot bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra electron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt electron
Catot không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có 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 .
I
Tia lửa điện
Sét
II
Hồ quang
điện
III
4. Các dạng phóng điện trong không
khí ở áp suất bình thường
TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN
TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN .
1. Ñònh nghóa:
Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực x?y ra trong chất khí khi điện trường đủ mạnh để l�m ion hĩa khí bi?n ph�n t? khí trung hòa thành ion dương và êlectron tự do.
2. Ñieàu kieän taïo ra tia löûa ñieän:
TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN
TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN .
Điện trường đạt đến giá trị ngưỡng vào khoảng 3.106 V/m
Khoảng cách giữa các điện cực khác nhau thì tia lửa điện có dạng khác nhau.
ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN
3. ÖÙng duïng
TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN
TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN .
Dùng trong động
cơ nổ ( bugi )
SÉT VAØ ÑIEÀU KIEÄN TAÏO RA TIA SÉT.
1. Ñònh nghóa:
Sự phóng điện giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa một đám mây tích điện với mặt đất tạo thành tia lửa điện khổng lồ
Đặc điểm: - hiệu điện thế đạt tới 108 – 109 V
- cường độ dòng:10 000-50 000A
- gây tiếng nổ lớn

Không có hình dạng nhất định, thường là chùm tia ngoằn ngoèo, nhiều nhánh.
Xuất hiện từng tia, không liên tục.

SÉT VAØ ÑIEÀU KIEÄN TAÏO RA TIA SÉT.
Khi có mưa dông
Hiệu điện thế giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa một đám mây tích điện với mặt đất đạt tới 108 – 109 V

2. Ñieàu kieän taïo ra tia sét:
SÉT VAØ ÑIEÀU KIEÄN TAÏO RA TIA SÉT.
3.Cách khắc phục
Dùng cột thu lôi Fran-klin. Tuy nhiên cũng không thể tránh được 100% mà tối đa là 90-95%
Hình ảnh chụp tại Công viên Gia Định – quận Gò Vấp – Tp.HCM
Electron
Các phân tử, nguyên tử trung hoà về điện
Hệ thống chống sự tạo thành sét
Lồng faraday
Nguyên lý làm việc:
HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN
TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN .
1. Ñònh nghóa:
Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thu?ng hoặc áp suất th?p giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.
Hồ quang điện có thể kèm theo toả nhiệt và toả sáng rất mạnh.
50V
HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN
TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN .
2. Ñieàu kieän taïo ra hoà quang ñieän:
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.
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.
Trong hồ quang điện, dòng điện chạy qua chất khí chủ yếu là dòng êlectron đi từ catot(-) sang anot(+), nhưng cũng có một phần nhỏ ion dương đi từ anot sang catot.
Đặc điểm:
Tùy theo bản chất các điện cực mà có nhiệt độ từ 2500-8000oC.
Sự phóng điện xảy ra liên tục.
Hiệu điện thế 40-50v
Dòng điện có thể lên tới hàng chục ampe
HỒ QUANG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN
TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN .
3. ÖÙng duïng
2
3
HÀN ĐIỆN
1
NẤU CHẢY LIM LOẠI
2
ĐÈN CHIẾU SÁNG
3
HÀN ĐIỆN
1
Một cực của hồ quang là vật kim loại cần hàn
Còn cực kia là que hàn
Do nhiệt độ cao giũa hai cực, que hàn nóng chảy và lấp vào chỗ cần hàn
NẤU CHẢY LIM LOẠI
2
3
ĐÈN CHIẾU SÁNG
3
Đèn huỳnh quang
Cấu tạo:
a . Ống thủy tinh:
Ống thủy tinh có chiều dài từ 0.3m đến 1,2 m.Mặt bên trong có phủ một lớp huỳnh quang. Trong ống khí còn có khí trơ:Ne,Ar có tác dụng làm giảm điện thế mồi và hơi khí thủy ngân ở áp suất thấp khoảng vài mmHg.
B. Hai điện cực:
Hai điện cực làm bằng hai cuộn dây vonfram được phủ một lớp Barioxit để dễ dàng phát xạ điện tử.Hai điện cực nối với nguồn điện.
2. CƠ CHẾ PHÁT QUANG:

Khi có dòng điện chạy qua ống khí hơi thủy ngân,các e sẽ va chạm với hơi Hg,kích thích các nguyên tử chuyển lên mức năng lượng cao hơn,trạng thái kích thích tồn tại trong thới gian ngắn và trở về trạng thái cơ bản và bức xạ ra tia tử ngoại.Tia tử ngoại có bước sóng 254(85%) nm và 185(12%)nm.Khoảng 3% là ánh sáng nhìn thấy(365,405,546nm). Các bức xạ này đập vào chất phát quang các chất phát quang này hấp thụ mạnh các bước sóng 254nm và chuyển hóa thành ánh sáng nhìn thấy được
-
+
Trắng
5.S? phĩng di?n du?i �p su?t th?p
Thí nghiệm
750



100


10
1
P1 =P khí quyển


P2 = 100 mmHg

P3 =10 mmHg
P4 =1 mmHg


SỰ PHÓNG ĐIỆN LẠNH
Sự phóng điện lạnh chỉ xảy ra trong ống phóng điện có áp suất rất thấp vào khoảng vài mmHg.Nếu làm nguội catot bằng cách đặc biệt thì sự phóng điện lạnh trong không khí với áp suất khí quyển sẽ xảy ra.
Nguyên nhân cơ bản gây ra sự phóng điện lạnh là sự phát xạ electron ở catot, trước tiên là do sự va chạm giữa các ion dương với catot và do tác dụng bức xạ riêng của sự phóng điện.
Có thể chia bộ phóng điện thành 3 phần khác nhau:Catot.Anot,cột dương.
Phát xạ điện tử :
Các ion dương dưới tác dụng của điện trường chuyển động đập vào catot gây ra phát xạ ở catot.Lượng điện tử phát xạ phụ thuộc vào vận tốc và góc bắn phá của các ion dương, vật chất bề mặt catot,thường người ta phủ một lớp các chất(Bari oxit) có thể gây ra sự bức xạ dễ dàng,.
Khi các electron va chạm với các phân tử khí,kích thích khí làm bức xạ ra tia tử ngoại.Tia tử ngoại chiếu đến catot gây ra hiện tượng quang điện.
Các electron có động năng rất lớn khi ra khỏi miền tối  có thể ion hóa nguyên tử khí hoặc tái hợp với ion dương nếu chúng va chạm trên đường đến anôt
TẠI SAO CÓ CỘT SÁNG DƯƠNG CỰC ?
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Ứng dụng sự phóng điện lạnh làm đèn báo(đèn mắt mèo).Chế độ làm việc của mạch vô tuyến kỹ thuật khác nhau.Tác dụng chính của đèn chỉ báo là ổn định điện áp.