dòng điện trong chất khí

Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn âm ngược chiều điện trường... Đặt vấn đề: Như chúng ta đã biết, tùy theo s

KiÓm tra bµi cò:

C©u hái:

H·y nªu b¶n chÊt cña dßng ®iÖn trong kim lo¹i vµ trong chÊt ®iÖn ph©n?

Đáp án:

Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do.

Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn

âm ngược chiều điện trường.

Đặt vấn đề:

Như chúng ta đã biết, tùy theo sự sắp xếp và tương tác giữa các phân tử trong một chất mà chất đó có thể

ở trạng thái rắn, trạng thái lỏng hoặc trạng thái khí

Qua những bài trước ta thấy rằng trong những điều kiện nhất định thì chất rắn và chất lỏng là những chất dẫn điện Vậy chất khí có dẫn điện hay không? Để chất khí có thể dẫn điện thì cần những điều kiện gì? Bài hôm nay sẽ giúp các em trả lời được những câu hỏi đó

Bµi 40.dßng ®iÖn trong chÊt khÝ 1.Sù phãng ®iÖn trong chÊt khÝ

-Mắc hai bản tụ vào tĩnh điện kế.

Nhận xét:

Hiệu điện thế giữa hai bản tụ không thay đổi

Vậy ở điều kiện thường chất khí là một điện môi

-Dùng đèn cồn đốt nóng không khí giữa hai bản tụ

0

Hiện tượng gì sẽ xảy ra?

Nhận xét:

Khi đốt nóng lớp không khí giữa hai bản tụ thì hiệu

điện thế giữa hai bản tụ giảm rất nhanh

Vậy không khí khi bị đốt nóng đã trở nên dẫn điện

Ta nói rằng có sự phóng điện trong chất khí

Tại sao hiệu điện thế giữa hai bản tụ

lại giảm?

*.Định nghĩa về hiện tượng phóng điện trong chất khí:

Hiện tượng phóng điện trong chất khí là hiện tượng khi đốt nóng hoặc dùng các bức xạ khác (như tia tử ngoại, tia Rơnghen…) tác động vào một khối khí và đặt vào khối khí đó một điện trường thì sẽ có một dòng điện chạy trong khối khí đó

2.Bản chất dòng điện trong chất khí

Điều kiện để có dòng điện là gì? Giữa hai bản tụ đã có điện trường,

tại sao vẫn không có dòng điện?

E

a) Trong điều kiện thường, chất khí hầu như hoàn

toàn gồm những nguyên tử phân tử trung hòa về

điện, vì vậy chất khí là điện môi

Khi đốt nóng chất khí trở nên dẫn điện

Vì sao?

+

++

++

+

++

+

+

++

+

Khi ta đốt nóng hoặc dùng các loại bức xạ khác tác động vào khối khí thì trong khối khí sẽ xuất hiện các hạt mang điện

tự do: electron, iôn dương và iôn âm.

Hiện tượng này gọi là sự iôn hóa chất khí Những tác động bên ngoài (như nhiệt độ, các loại bức xạ ) gây nên sự iôn hóa gọi là các tác nhân iôn hóa

Khi chưa có điện trường ngoài các electron

và các iôn chuyển động như thế nào?

+

++

++

+

++

+

+

++

+

b) Khi không có điện trường ngoài tác động vào,

các iôn và electron chuyển động nhiệt hỗn loạn, không ưu tiên hướng nào, nên không có dòng

điện qua chất khí

Trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn các electron có thể kết hợp lại với iôn dương thành nguyên tử trung hòa Quá trình này gọi là sự tái

hợp

+

+

++

+

++

+

++

++

++

+

+

++

+

+

++

+

++

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++++

c) Khi có điện trường đặt vào khối khí đã bị iôn hoá:

- Các electron và các ion âm chuyển động về phía cực dương (anôt)

- Các iôn dương chuyển động về phía cực âm (catôt)

⇒Trong chất khí có dòng điện

Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn âm ngược chiều điện trường

Vậy bản chất của dòng điện

trong chất khí là gì?

3) Cường độ dòng điện trong chất khí

Để nghiên cứu sự phóng điện trong chất khí ngư

ời ta dùng một ống thủy tinh có hai điện cực bằng kim loại, gọi là ống phóng điện

V

RA

Uc

U0

I

§å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña I vµo U

Khi hiệu điện thế tăng, số hạt mang điện đến các

điện cực tăng lên, dòng điện I cũng tăng

Khi U tăng đến một giá trị nào đó thì tất cả các hạt mang điện do tác nhân iôn hoá tạo ra trong khối khí đều về đến các điện cực Lúc đó mặc dù ta tăng

U, dòng điện I cũng không tăng nữa Ta nói rằng dòng điện đã đạt đến giá trị bão hoà.

Nếu tiếp tục tăng U lên nữa ta thấy: Khi U lớn

hơn giá trị Uc nào đó thì cường độ dòng điện lại tăng nhanh đột ngột Lúc này sự phóng điện vẫn được duy trì ngay cả khi tác nhân iôn hoá đã dừng lại

* Giải thích sự tăng nhanh đột ngột của I khi

U >Uc:

Khi U > Uc cường độ điện trường trong chất khí rất lớn, do đó các electron thu được động năng rất lớn Khi va chạm vào các phân tử khí chúng làm iôn hoá các phân tử khí, tạo ra các electron và các iôn dương Quá trình iôn hoá tiếp diễn làm số hạt mang điện tăng lên rất nhanh Quá trình này gọi là sự iôn hoá chất khí

do va chạm

do va chạm.

Quá trình phóng điện trong chất khí thường kèm theo sự phát sáng.

Lí do:

Khi electron đến va chạm với phân tử khí hoặc iôn dương thì năng lượng mà chúng nhận được có thể

được giải phóng dưới dạng ánh sáng

H·y so s¸nh sù dÉn ®iÖn cña chÊt khÝ vµ cña chÊt ®iÖn ph©n?

Cñng cè bµi:

điện trường đặt vào thì lập tức có dòng

điện.

- Các hạt dẫn là các iôn.

- Các hạt dẫn là các

iôn và các electron.

Khi tác nhân iôn hoá đã bị ngắt,

chất khí có tiếp tục dẫn điện không?

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

+

++

++++

Khi tác nhân iôn hoá bị ngắt, dòng điện trong chất khí không mất ngay vì các iôn và các electron thu được động năng vẫn tiếp tục chuyển động về các

điện cực Phải mất một thời gian để các electron và các iôn âm hoặc va chạm với iôn âm tạo thành các phân tử trung hoà hoặc về hết các điện cực

Nhưng nếu hiệu điện thế đặt vào hai cực vượt

khí vẫn tiếp tục dẫn điện khi đã ngắt tác nhân iôn hoá Lúc này chất khí chuyển sang giai đoạn phóng

điện tự lực

Dòng điện trong chất khí có tuân theo

định luật Ôm không?

Uc

U0

I

§å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña I vµo U

Khi cường độ dòng điện nhỏ hơn cường dòng

điện bão hoà thì dòng điện trong chất khí sẽ tuân theo định luật Ôm

Khi hiệu điện thế lớn, cường độ dòng điện đến mức độ bão hoà thì định luật Ôm không còn đúng nữa