Các hiện tượng: tia lửa điện, sét, hồ quang điện, hiện tượng nào xảy ra do tác dụng của điện trường rất mạnh trên V/m?
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 chiếc máy bay muốn thả hàng tiếp tế cho những người leo núi đang bị cô lập. Máy bay phải thả hàng tiếp tế ở vị trí cách những người leo núi bao xa để họ có thể nhận được hàng?
- Tự luận
- Độ khó: 0
Một chiếc máy bay muốn thả hàng tiếp tế cho những người leo núi đang bị cô lập. Máy bay đang bay ở độ cao 235 m so với vị trí đứng của những người leo núi với tốc độ 250 km/h theo phương ngang như hình vẽ. Máy bay phải thả hàng tiếp tế ở vị trí cách những người leo núi bao xa để họ có thể nhận được hàng? Lấy g = 9,8 m/ và bỏ qua lực cản của không khí.
Một quả bóng được ném với tốc độ v0 = 8,2 m/s theo phương ngang từ đỉnh của một tòa nhà. Xác định các giá trị của quả bóng trong quá trình rơi.
- Tự luận
- Độ khó: 0
Một quả bóng được ném với tốc độ = 8,2 m/s theo phương ngang từ đỉnh của một toà nhà, như trong hình a. Mặt bên của toà nhà là thẳng đứng. Tại một điểm A trên đường đi của mình, quả bóng cách mặt bên toà nhà một khoảng x, có vận tốc hợp với phương ngang góc . Bỏ qua lực cản của không khí.
a) Đối với quả bóng tại điểm đang xét, xác định:
+ Độ lớn thành phần thẳng đứng của vận tốc.
+ Khoảng cách mà quả bóng đã rơi theo phương thẳng đứng.
+ Khoảng cách x theo phương nằm ngang.
b) Đường đi của quả bóng với tốc độ ban đầu theo phương ngang là = 8,2 m/s, được biểu diễn lại trong hình b. Dựa trên hình b, hãy vẽ phác thảo đường đi mới của quả bóng có tốc độ ngang ban đầu
+ lớn hơn 8,2 m/s và bỏ qua lực cản không khí.
+ bằng 8,2 m/s và có tính đến lực cản của không khí.
Từ mặt đất, một quả bóng được đá đi với vận tốc 15 m/s hợp với phương ngang góc 30 độ. Nó chạm đất cách điểm được đá bao xa?
- Tự luận
- Độ khó: 0
Từ mặt đất, một quả bóng được đá đi với vận tốc 15 m/s hợp với phương ngang góc (hình vẽ). Nó chạm đất cách điểm được đá bao xa?
Một người có khối lượng 55,0 kg đi trên xe đạp có khối lượng 15,0 kg. Giả sử hợp lực tác dụng lên xe đạp không đổi, hãy tính giá trị vận tốc của xe đạp sau 6,00 s.
- Tự luận
- Độ khó: 1
Một người có khối lượng 55,0 kg đi trên xe đạp có khối lượng 15,0 kg. Khi xuất phát, hợp lực tác dụng lên xe đạp là 200 N. Giả sử hợp lực tác dụng lên xe đạp không đổi, hãy tính giá trị vận tốc của xe đạp sau 6,00 s.
Lần lượt tác dụng lực F lên vật 1 có khối lượng m1 và vật 2 có khối lượng m2 thì thấy gia tốc lần lượt là 5 m/s2 và 10 m/s2. Độ lớn gia tốc của vật 3 bằng bao nhiêu?
- Tự luận
- Độ khó: 2
Lần lượt tác dụng một lực có độ lớn không đổi F lên vật 1 có khối lượng và vật 2 có khối lượng thì thấy gia tốc của hai vật có độ lớn lần lượt là 5 m/ và 10 m/. Hỏi nếu tác dụng lực này lên vật 3 có khối lượng = 2 - 3 thì độ lớn gia tốc của vật 3 bằng bao nhiêu?