Bài 15 Dòng điện trong không khí

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... Sự ion hoá chất khí và tác nhâ

Kiểm tra bài cũ

1 Điều kiện để xuất hiện dòng điện trong môi trường?

Có hạt mang điện tự do

Đặt trong điện trường

2 Nêu bản chất dòng điện trong kim loại và bản chất dòng điện trong chất điện phân?

-Cĩ sẵn trong mơi trường

Hạt mang điện tự do trong chất điện phân là

ION (+) và ION(-) Hạt mang điện tự do trong kim loại là

ELECTRON TỰ DO

BÀI 15 -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.

Hãy ngắt điện khi có hỏa hoạn!

Khi nào thì chất khí dẫn điện?

Khi nào thì chất khí dẫn điện? Vì sao?

Làm thế nào để tạo ra các hạt tải điện trong chất khí?

-Giải thích sự sinh ra hạt tải điện do tác nhân nhiệt độ

Khi có tác nhân nhiệt độ vào chất khí thì chất khí bị ion hóa sinh ra các hạt tải điện là ion(+), ion(-)

1 Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá

Quá trình ion hóa do tác nhân ion hóa; nhiệt độ, bức xạ, vv

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 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

1 Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá là quá trình dưới tác dụng

của tác nhân gây ra ion hóa “như nhiệt độ, bức xạ, điện trường cao”, làm chất khí sinh ra các ion và eletron tự do ở trong chất khí III BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

+ +

+ +

nhân ion hóa

Khi không khí đã bị ion hóa, khi chưa có và đã có điện trường ngoài tác dụng thì có hiện tượng gì

xảy ra ?

III BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

KHI CHƯA CÓ ĐIỆN TRƯỜNG TÁC DỤNG VÀO KHÔNG

KHÍ.

+ +

+

+ -

-III BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

Khi có điện trường ngoài tác dụng các ion(+) chuyển động có hướng cùng chiều E và ion(-), electron chuyển

-KHI CÓ ĐIỆN TRƯỜNG NGOÀI TÁC DỤNG

I

• Bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion(+) cùng chiều điện trường và ion(-), electron ngược chiều điện trường

• Các hạt tải điện này sinh ra do chất khí bị ion hóa bởi tác nhân ion hóa.

1 Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá

III BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

MÔI TRƯỜNG KIM LOẠI CHẤT

I (A)

U (V)

Uc Ub

Ibh

Không phải là đường thẳng

→ Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm

2 Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí

Là quá trình dẫn điện chỉ xảy ra khi có tác nhân ion hóa.

III BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

U

I

O

Định luật Ôm:

I (A)

U (V)

Uc Ub

Ibh

Gđ 1 Sự phóng điện không tự lực.

Khi U nhỏ, và xảy ra khi có tác nhân ion hóa

Gđ 2 Phóng điện không tự lực mà cường độ dòng điện đạt giá trị bão

hòa.

Dù U tăng, I vẫn giữ nguyên giá trị I = Ibh

Gđ 3 Sự phóng điện tự lực vẫn

xảy ra dù mất tác nhân ion hóa

U >>Uc → xảy ra quá trình

“Ion hóa do va chạm” → I tăng vọt

Cường độ dòng điện trong chất khí biến đổi theo U theo 3 giai đoạn sau:

+

e-

e-3 Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực (Giảm tải)

- 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.

- Quá trình diễn ra theo kiểu thác lũ (“tuyết lở”) như hình sau đây:

III BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

IV QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC CỦA CHẤT KHÍ.

-Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì, mà không cần ta chủ động tạo ra hạt tải điện, gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự lực

Ví Dụ: Tia lửa điện và Hồ quang điện.

1 Định nghĩa:

• Không có hình dạng nhất định, thường là chùm tia

ziczac

• Có nhiều nhánh, thường kèm theo tiếng nổ, sinh ra

ozone trong không khí

V Tia lửa điện.

Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực 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:

Điện trường ở chất khí có E>3.106 V/m

3 Ứng dụng:

Chế tạo Bugi trong động cơ đốt trong

Chế tạo cột thu lôi chống sét

VI 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 giữa hai điện cực có hiệu diện thế không lớn (U=40 – 50V)

* Hồ quang điện có thể kèm theo tỏa nhiệt và tỏa sáng rất mạnh

* Cường độ dòng điện trong không khí lên tới hàng chục Ampe

* Nhiệt độ: 2500-80000֯C tùy vào bản chất của điện cực

VI Hồ quang điện

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

• => Điều kiện: catot được đốt nóng tới nhiệt độ cao để có thể phát xạ nhiệt electron và có một HĐT đủ lớn để mồi cho quá trình phóng điện xảy ra.

3 Ứng dụng hồ quang điện: