Dong dien trong chat khi

h một nhánh tƣơng đƣơng, lƣới điện mới có dạng hình tia. Có thể thấy rằng đối với lƣới điện phân phối hở thuật toán giải là tập hợp của hai thuật toán giải đối với lƣới điện đƣờng dây chính và lƣới điện hình tia nhƣ đã trình bày. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 Trong quá trình ngƣợc sẽ xác định chính xác công suất TĐT cần đặt tại các nút để hàm chi phí tại các lƣới là nhỏ nhất. Sau khi thực hiện bƣớc hợp nhất cuối cùng ta tìm đƣợc hàm quan hệ giữa tổng chi phí tính toán của toàn lƣới điện đối với tổng công suất TĐT đặt tại các nút trong lƣới điện, sẽ xác định đƣợc tổng công suất TĐT đặt tại các nút trong toàn lƣới là bao nhiêu là tối ƣu. Từ đó căn cứ vào các quan hệ )( iBi QZ đã xây dựng trong quá trình thuận để xác định giá trị công suất TĐT cần đặt tại các nút trong lƣới. 2.2.3 Xét đến rằng buộc về điện áp: Cùng với quá trình thuận của quy hoạch động sẽ đồng thời tính đến tổn thất điện áp trên các nhánh ứng với giá trị công suất chạy trên nhánh đó. Tại mỗi bƣớc của quá trìn

KÍNH CHÀO QUÝ THẦY CÔ VÀ

CÁC BẠN

KIẾN THỨC CŨ

1 Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng c a… ủ

dòng chuyển dời có hướng c a… ủ

A Ion dương và ion âm ngược chiều điện trường.

B Ion dương và ion âm theo chiều điện trường.

C Ion dương cùng chiều và ion âm ngược chiều điện trường.

2 Hiện tượng cực dương tan xảy ra khi điện phân một dung dịch muối kim loại với :

C Hai điện cực là kim loại của muối

B Catốt là kim loại của muối

A Anốt là kim loại của muối

D A,C đều đúng

E B,C đều đúng

KIẾN THỨC CŨ

Phân biệt bản chất dòng điện trong kim loại, trong

chân không và trong chất điện phân ?

Trong kim loại : là dịng chuyển dời cĩ hướng của các

electron tự do (cĩ sẵn trong kim loại) dưới tác dụng của điện trường ngồi.

Trong chất điện phân : là dịng chuyển dời cĩ hướng của các ion dương và ion âm (cĩ sẵn trong chất điện phân) dưới tác dụng của điện trường ngồi.

KIẾN THỨC CŨ

Bài 14

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT

KHÍ

Nội dung bài học:

I. Dòng điện trong chất khí:

1 Sự phóng điện trong chất khí - Bản chất

dòng điện trong chất khí.

2 Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện

trong chất khí vào hiệu điện thế - Sự

II Sự phóng điện trong khí kém - Tia

catốt:

1 Sự phóng điện trong khí kém.

2 Tia catốt.

III Các dạng phóng điện trong không khí

ở điều kiện thường:

1 Tia lửa điện.

2 Hồ quang điện.

3 Platma.

I Dòng điện trong chất khí:

1 Sự phóng điện trong chất khí – Bản chất dòng điện trong chất khí:

Chúng ta cùng xem thí nghiệm sau…

+ + + + +

- - - -

Thí nghieäm : Thí nghieäm :

+ + + + +

- - - -

Thí nghieäm : Thí nghieäm :

Sau khi quan sát, bạn có rút ra kết

luận gì không?

Khi mắc 2 bản của tụ điện đã tích điện vào tĩnh

điện kế, nếu không khí đủ khô, tĩnh điện kế cho

thấy hiệu điện thế giữa hai bản tụ hầu như không thay đổi Vậy không khí ở điều kiện thường là điện môi

-Đặt một ngọn lửa đèn cồn giữa 2 bản tụ, tĩnh điện

kế cho thấy, hiệu điện thế giữa 2 bản tụ giảm

nhanh Suy ra, tụ điện đã phóng điện và đã có

dòng điện chạy trong không khí giữa 2 bản tụ Vậy không khí đốt nóng đã trở nên dẫn điện

Giải thích và kết luận:

 Trong điều kiện bình thường, chất khí hầu như hoàn toàn gồm những nguyên tử hay phân tử trung hòa về điện; do đó chất khí là điện môi

Dưới tác dụng của các tác nhân ion hóa

Một số e mới được tạo thành chuyển động tự

do, hỗn độn

Một số e kết hợp với nguyên tử, phân tử trung hòa tạo ion âm

Trong chất khí xuất hiện các hạt mang điện: e, ion

âm, ion dương

Nếu tác nhân ion hóa không thay đổi thì sẽ xảy ra trạng thái cân bằng động giữa hai quá trình ion hóa chất khí và tái hợp

(trong một đơn vị thời gian số hạt mang

điện được tạo ra bởi sự ion hóa bằng số

hạt mang điện tái hợp lại thành phân tử

hay nguyên tử trung hòa), mật độ hạt

mang điện tạo ra trong chất khí không thay đổi

Khi không có điện trường ngoài, các electron và các ion chuyển động nhiệt hỗn loạn nên không

Vậy : Dòng điện trong chất khí là dòng

chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm và các electron ngược chiều điện trường

Chúng ta quan sát các hiện tượng sau:

hiện tượng 1hiện tượng 2: gọi là hiện tượng gió ion

2 Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế - Sự dẫn điện tự lực

và không tự lực :

Khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua ống hiệu điện

thế U khi có tác nhân ion hóa bằng

dụng cụ như hình

A

V

Khi U AK = 0 : không có dòng điện qua ống

I

Ibh

Khi U AK ≠ 0 : có dòng điện chạy qua ống (I ≠ 0)

Khi UAK tăng : số hạt mang điện về đến các điện cực tăng, dòng điện I cũng tăng.

Lúc đó mặc dù tiếp tục tăng UAK, I vẫn không tăng,

ta nói dòng điện đã đạt giá trị bão hòa Ibh Lúc này, nếu tắt tác nhân ion hóa thì dòng điện cũng tắt, ta nói chất khí dẫn điện không tự lực

I

Ibh

Khi tăng UAK đến một giá trị UC nào đó thì I tăng rất nhanh khi tăng UAK; lúc này cho dù tắt tác

nhân ion hóa, dòng điện vẫn được duy trì, ta nói

I

Ibh

Bạn có biết là tại sao không????

Nguyên nhân là do lúc này cường độ điện trường trong chất khí là rất lớn, các electron thu được

động năng rất lớn khi va chạm với các phân tử sẽ làm cho các phân tử bị ion hóa (gọi là ion hóa do

va chạm), sau mỗi va chạm lại xuất hiện thêm một electron nữa (cùng với một ion dương)

Hai electron này thu được động năng lớn lại tiếp tục làm ion hóa các phân tử khác, , cứ như thế làm cho số hạt mang điện trong chất khí tăng lên

rất nhanh

Mô hình mô tả đơn giản hiện tượng trên:

Mô hình mô tả đơn giản hiện tượng trên:

Quá trình phóng điện trong chất khí thường có

kèm theo sự phát sáng

Lý do là khi electron đến va chạm với phân tử khí hoặc ion dương thì năng lượng mà chúng nhận được có thể được giải phóng dưới dạng ánh sáng

II Sự phóng điện trong không khí kém – Tia Cathode:

1. Sự phóng điện trong khí kém:

a Sự phóng điện thành miền:

catoát

A

_ Kết quả thí nghiệm:

 Khi áp suất trong ống bằng áp suất khí

quyển, trong ống không có dòng điện

 Khi áp suất giảm đến khoảng 100mmHg,

có một dải sáng hồng xuất hiện giữa hai điện cực : dòng điện đã đi qua ống Áp suất càng giảm, dải sáng hồng

 Khi áp suất giảm xuống cịn khoảng 10mmHg, đầu của dải sáng hồng tách ra khỏi catốt.

 Khi áp suất vào khoảng 1mmHg đến 0,01mmHg, hiệu điện thế giữa hai cực khoảng vài trăm volt (hoặc nhỏ hơn nữa) thì sẽ cĩ sự phĩng điện

thành miền : ở phần mặt catốt cĩ một miền tối

gọi là miền tối catốt; phần cịn lại của ống, cho đến anốt, là miền sáng gọi là cột sáng anốt

K

Cột sáng

A

Bạn có biết nguyên nhân nào dẫn tới

sự hình thành miền tối catốt và cột

sáng anốt không???

** Nguyên nhân là:

Lúc đầu, do nhiều nguyên nhân khác nhau của các tác nhân ion hóa, không khí luôn luôn bị ion hóa và bên trong ống đã có sẵn 1 số ion Nhờ có

sự giảm điện thế lớn ở miền tối catốt mà các ion dương thu được một động năng lớn khi chuyển động đến catốt Các e do tác dụng của lực điện trường đi về phía anốt Vì áp suất trong ống thấp nên các e đó vượt qua được khoảng dài mà

chưa va chạm với các phân tử khí Do đó hình thành miền tối catốt

Sau khi vượt qua miền tối catốt, các e lại thu

được động năng lớn đủ để có thể làm ion hóa các phân tử khí khi va chạm Các e này ion hóa, kích thích các phần tử khí, kết hợp với các ion dương Các quá trình này có kèm sự phát

quang, tạo cột sáng anốt

Như vậy: bản chất hiện tượng phóng điện trong khí kém là sự ion hóa do va chạm và bắn e từ catốt khi cực này bị các ion dương đập vào.

b) Ứng dụng : dùng để chế tạo đèn ống, màu

sắc của ánh sáng do đèn ống phát ra phụ thuộc vào bản chất khí trong ống

Vd: khí neon phát ánh sáng màu đỏ, hơi thủy ngân phát ánh sáng màu xanh lam…

Film: ứng dụng của sự phóng điện thành miền trong việc tạo đèn ống huỳnh quang

2) Tia catốt (tia âm cực) :

a) Định nghĩa : Khi áp suất trong ống phóng điện khoảng 0,01mmHg đến 0,001mmHg thì miền tối catốt choán đầy ống, ở thành thủy tinh đối diện với catốt phát ra ánh sáng màu lục hơi vàng, khi

đó, các electron bắn ra từ catốt (do các ion

dương, có sẵn trong ống nhờ tác động của của ánh sáng Mặt Trời, tia vũ trụ, tới đập vào

anốt) sẽ chuyển động từ catốt sang anốt, do tác dụng của điện trường trong ống, mà không va

chạm với các phân tử khí Ta có một dòng

electron phát ra từ catốt gọi là tia catốt (hay tia

âm cực)

b) Tính chất của tia catốt :

- Truyền thẳng nếu không chịu tác dụng của điện trường hoặc từ trường

- Phát ra theo phương vuông góc với mặt catốt

- Bị lệch trong điện trường và từ trường

- Tia catốt (nói chung chùm electron có vận tốc

lớn) khi đập vào vật có nguyên tử lượng lớn thì

bị hãm lại và làm phát ra tia Rơnghen (tia X)

Chúng ta cùng xem thí nghiệm cho thấy một số tính chất của tia catốt nha!

click here

click here

III) Các dạng phóng điện trong không khí

ở điều kiện thường :

1) Tia lửa điện :

a) Định nghĩa : Khi giữa hai điện cực đặt trong không khí có một hiệu điện thế lớn (điện

trường rất mạnh, cường độ khoảng 3.105V/m) thì

sẽ xuất hiện sự phóng điện hình tia, còn gọi là tia lửa điện

Mô hình tia lửa điện

Mô hình tia lửa điện

- Gián đoạn, không liên tục.

- Trong quá trình phóng điện, ngoài sự ion hóa do

va chạm, còn có sự ion hóa chất khí do tác dụng của các bức xạ phát ra trong tia lửa điện

Tia lửa điện phóng ra từ cuộn tesla

Mời các bạn xem film sau:

film 1film 2film 3

b) Sét : là tia lửa điện khổng lồ phát sinh do sự

phóng điện giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa một đám mây tích điện với mặt đất

Hiệu điện thế gây ra sét : 108V - 109V

Cường độ dòng điện trong sét : 10000A - 50000A

Sự phát sinh tia lửa của sét làm áp suất không khí tăng đột ngột gây ra tiếng nổ gọi là tiếng sấm

(nếu phóng điện giữa hai đám mây) hoặc tiếng sét (nếu phóng điện giữa đám mây với mặt đất)

2) Hồ quang điện :

a) Hiện tượng hồ quang điện :

Đặt một hiệu điện thế 40V - 50V vào hai đầu hai thanh than.

Thoạt tiên, để hai đầu thanh than chạm nhau,

sau đó tách chúng ra một khoảng ngắn; quan sát thấy :

- Ở hai đầu than, tức cực dương và cực âm của

hồ quang, phát ra ánh sáng chói lòa

- Giữa hai cực có một lưỡi liềm sáng yếu hơn, do khí than bị đốt cháy

- Cực dương bị ăn mòn và hơi lõm vào

2) Hồ quang điện :

a) Hiện tượng hồ quang điện :

b) Đặc điểm của hồ quang :

- Cường độ dòng điện trong mạch đạt hàng chục ampère

- Có thể xuất hiện giữa các điện cực bằng kim loại

- Nhiệt độ rất cao, từ 2500oC đến 8000oC (tuỳ vào bản chất của các điện cực)

c) Ứng dụng của hồ quang : hàn điện; nấu chảy kim loại, điều chế hợp kim; thực hiện các phản ứng hóa học xảy ra ở nhiệt độ cao; dùng làm các nguồn ánh sáng mạnh (đèn chiếu, đèn

biển, )

Ứng dụng của hồ quang film

Một số thí nghiệm khác của hồ quang film

3) Platma :

a) Định nghĩa : Platma là trạng thái của khí bị ion hóa một phần hoặc toàn phần; là một trạng thái thứ tư của vật chất

b) Các nguyên nhân tạo thành :

- Do tác dụng của các loại bức xạ

- Bị các hạt mang điện có vận tốc lớn bắn phá

- Do có sự va chạm giữa các nguyên tử và phân

tử chuyển động rất nhanh (ở một nhiệt độ đủ cao)

d) Ứng dụng :

Trong các đèn ống, sự phát quang của platma

trong cột sáng dương cực được ứng dụng để