Đặc tuyến vôn − ampe của chất khí khi có dòng điện chạy qua có dạng như hình vẽ. Ở đoạn nào hạt tải điện được tạo ra bởi tác nhân ion hóa?
Công thức liên quan
Dòng điện trong chất khí
Dòng chuyển dời của ion dương và electron tự do
Phân loại: dẫn điện tự lực (hồ quang điện, tia lửa điện) và không tự lực
Vật lý 11. Dòng điện trong chất khí. Hướng dẫn chi tiết.
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
1.Chất khí là môi trường không dẫn điện
Các phân tử khí không dẫn điện vì các phân tử khi đều ở trạng thái trung hòa điện, nên không tải điện ở điều kiện thường.
2.Dòng điện trong chất khí
Nhờ có các tác nhân các làm các phân tử khí bị ion hóa thành ion dương và electron tự do.Các hạt này đóng vai trò hạt tải điện
Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dởi có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và các eelctron tự do ngược chiều điện trường.
3. Quá trình dẫn điện không tự lực
- Quá trình dẫn điện của chất khí mà ta vừa mô tả gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) không tự lực. Nó chỉ tồn tại khi ta đưa hạt tải điện vào khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng đưa hạt tải điện vào.
- Thay đổi hiệu điện thế U giữa hai bản cực và ghi lại dòng điện I chạy qua chất khí, ta thấy quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.
- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I qua chất khí khi phóng điện không tự lực, theo hiệu điện thế U giữa hai điện cực, được vẽ trên hình 15.1.
Nó có 3 đoạn rõ rệt:
+ Đoạn Oa: U nhỏ, dòng điện tăng theo U.
+ Đoạn ab: U đủ lớn dòng điện I đạt giá trị bão hoà. I không đổi khi U tăng.
+ Đoạn bc: U quá lớn, I tăng nhanh khi U tăng, chứng tỏ rằng khi hiệu điện thế đã quá lớn, sự tăng hiệu điện thế làm cho điện trở của chất khí giảm, mật độ hạt tải điện tăng.
4. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực
- Quá trình dẫn điện của chất khí có thể duy trì, không cần ta liên tục đưa hạt tải điện vào, gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự lực.
- Có bốn cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí:
1. Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao, khiến phân tử khí bị ion hoá.
2. Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí bị ion hoá ngay khi nhiệt độ thấp.
3. Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra êlectron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.
4. Catôt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào, làm bật êlectron ra khỏi catôt và trở thành hạt tải điện.
Tuỳ cơ chế sinh hạt tải điện mới trong chất khí mà ta có các kiểu phóng điện tự lực khác nhau.
Hai kiểu phóng điện tự lực thường gặp nhất là tia lửa điện và hồ quang điện
TIA LỬA ĐIỆN VÀ HỒ QUANG ĐIỆN
1.Qúa trình dẫn điện tự lực
a/Định nghĩa :Qúa trình dẫn điện tự lực là quá trình xuất hiện dòng điện trong chất khí có thể tự duy trì không cần tạo ra các hạt tải điện.
b/Điều kiện:
+ Dòng điện chạy qua làm tăng nhiệt độ , các phân tử khí bị ion hóa.
+ Cường độ điện trường trong không khí rất lớn làm phân tử khí bị ion hóa.
+Các điện cực bi nung nóng đỏ có thể phát ra electron.
+ Các ion dương có năng lượng lớn đập vào điện cực có thể phát ra
2.Tia lửa điện
a/Định nghĩa: Tia lửa điện là quá trình dẫn điện tự lực khi điện trường đủ mạnh làm ion hóa chất khí thành ion dương và electron.
b/Điều kiện: Tia lửa điện có thể hình thành ở điều kiện thường khi điện trường tới ngưỡng 3. V/m. Hiệu điện thế đủ để phát phát sinh tia lửa điện trong không khí giữa hai điện cực dạng khác nhau.
c/Ứng dụng: Bộ phận đánh lửa sét ,từ đám mây giông.
3.Hồ quang điện
a/Định nghĩa: Hồ quang điện là quá trình dẫn điện tự lực của chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp , đặt vào hai điện thế không lớn có kèm nhiệt và phát sáng.
b/Điều kiện:
+ Làm cho hai đầu nóng đỏ, cung cấp điện trường đủ mạnh
+ Có dạng vòng cung và phát sáng giữa hai điện cực xung quanh có nhiệt độ cao nên dẫn điện tốt.
c/Ứng dụng : Hàn , đun chảy vật liệu, làm đèn phát sáng.
Biến số liên quan
Cường độ dòng điện
Vật Lý 11.Cường độ dòng điện. Hướng dẫn chi tiết.
Khái niệm:
Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện.
Đơn vị tính: Ampe
Các câu hỏi liên quan
Một đường thử nghiệm được xây dựng để chạy thử xe có chiều dài một vòng là 1,10 km. Tính lực tác dụng lên xe trong quá trình chạy thử.
- Tự luận
- Độ khó: 0
- Video
Một đường thử nghiệm được xây dựng để chạy thử xe có chiều dài một vòng là 1,10 km. Trong quá trình chạy thử nghiệm, một máy cảm biến ghi lại chiếc xe đang di chuyển ở tốc độ 16,0 m/s. Sau khi hoàn thành hai vòng tiếp theo của đường đua, máy cảm biến ghi lại tốc độ của xe là 289 m/s. Gia tốc của xe khi chạy trên đường thử nghiệm là không đổi và chiếc xe mẫu có khối lượng 1,25 tấn.
a) Tính lực tác dụng lên xe trong quá trình chạy thử.
b) Xe đạt tốc độ tối đa 320 m/s và duy trì được trên đoạn đường thẳng của đường thử nghiệm. So sánh lực phát động và lực cản tác dụng lên xe trong khoảng thời gian này.
Một sợi dây nhẹ, không giãn được vắt qua ròng rọc và treo các vật có khối lượng ở hai đầu dây thì bất kì sự khác biệt nào về khối lượng ở hai đầu dây sẽ làm cho hệ thống tăng lên.
- Tự luận
- Độ khó: 0
- Video
Một sợi dây nhẹ, không giãn được vắt qua ròng rọc và treo các vật có khối lượng ở hai đầu dây thì bất kì sự khác biệt nào về khối lượng ở hai đầu dây sẽ làm cho hệ thống tăng tốc. Để kiểm tra giả thiết này, một nhóm học sinh đã thực hiện thí nghiệm khảo sát như sau:
- Bố trí thiết bị thí nghiệm như hình 2.6. Ở mỗi vị trí M và N, móc kẹp kẹp 10 miếng thép, mỗi miếng thép có khối lượng 50 g.
- Lần lượt chuyển các miếng thép được kẹp ở M đến kẹp tại N. Nâng N lên cho đến khi M vừa chạm sàn thì thả N ra và đo thời gian t để N chạm sàn. Gửi lại thời gian t và sự khác biệt n giữa số lượng miếng thép ở M và ở N theo mẫu sau:
|
h = ................ (m) |
|||||
|
n (miếng) |
t (s) |
a (m/s2) |
|||
|
lần 1 |
lần 2 |
lần 3 |
Trung bình |
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
a) So sánh gia tốc của M và của N. Nêu cách tính gia tốc a trong bảng ghi kết quả ở trên.
b) Một bạn học sinh nhận xét rằng dù độ chênh lệch khối lượng giữa N và M được thay đổi khi làm thí nghiệm nhưng tổng khối lượng được buộc vào dây không đổi. Vì thế, chênh lệch trọng lượng giữa N và M là độ lớn lực tác dụng lên cả hệ 20 miếng thép và gây ra gia tốc a nên a tỉ lệ thuận với n. Hãy áp dụng biểu thức định luật II Newton lần lượt cho khối lượng treo tại N và tại M để chứng tỏ:
với g là gia tốc rơi tự do và bỏ qua ma sát.
c) Thực hiện thí nghiệm để kiểm tra lại kết quả trên.
Ta thường nói bông nhẹ hơn sắt. Cách giải thích nào sau đây không đúng?
- Tự luận
- Độ khó: 0
- Video
Ta thường nói bông nhẹ hơn sắt. Cách giải thích nào sau đây không đúng?
A. Trọng lực tác dụng lên sắt lớn hơn.
B. Khối lượng riêng của bông nhỏ hơn.
C. Mật độ phân tử của sắt lớn hơn mật độ phân tử của bông.
D. Khối lượng của sắt lớn hơn khối lượng của phần bông có cùng thể tích.
Do có khối lượng riêng khoảng 1,29 kg/m3 nên trọng lượng của không khí gây ra áp suất 101 kPa. Bề dày của khí quyển Trái Đất được ước lượng bằng bao nhiêu?
- Tự luận
- Độ khó: 0
- Video
Do có khối lượng riêng khoảng 1,29 kg/ nên trọng lượng của không khí gây ra áp suất lên mặt nước biển vào khoảng 101 kPa. Bề dày của khí quyển Trái Đất được ước lượng bằng
A. 7,83 m. B. 7,83 km. C. 78,3 m. D. 78,3 km.
Ba quả cầu bằng thép được nhúng vào trong nước như hình 2.7. Nhận xét nào sau đây là đúng về áp suất của nước lên các quả cầu?
- Tự luận
- Độ khó: 0
- Video
Ba quả cầu bằng thép được nhúng vào trong nước như hình 2.7. Nhận xét nào sau đây là đúng về áp suât của nước lên các quả cầu?
A. Áp suất lên quả 2 là lớn nhất vì có thể tích lớn nhất.
B. Áp suất lên quả 1 là lớn nhất vì có thể tích nhỏ nhất.
C. Áp suất lên quả 3 là lớn nhất vì sâu nhất.
D. Áp suất lên ba quả như nhau vì cùng bằng thép và cùng ở trong nước.