dòng điện trong chất khí

Bài 15:
DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
I. CHẤT KHÍ LÀ MÔI TRƯỜNG CÁCH ĐIỆN
Phân tử trung hòa
Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hòa điện, do đó chất khí không có hạt tải điện
II. SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ TRONG
ĐIỀU KIỆN THƯỜNG
10
0
1. Thí nghiệm
2. Kết Quả Thí Nghiệm
 Bình thường, không khí là chất điện môi.
 Khi bị đốt nóng, có dòng điện chạy qua từ bản tụ này sang bản tụ kia.
Khi bị đốt nóng, không khí có thể dẫn điện
III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG
CHẤT KHÍ.
Hạt tải điện trong khối khí bị đốt nóng là những hạt nào?
Đốt, hoặc dùng

bức xạ, tia tử ngoại
e-
+
+
e-
-
Sự ion hóa chất khí
Sự tái hợp
+
e-
+
e-
Tác nhân Ion hóa
Những hạt mang điện tự do
Hiện tượng phân tử khí trung hòa bị tách thành electron, ion âm, ion dương gọi là sự ion hóa
Các tác nhân bên ngoài gây ra sự ion hóa gọi là tác nhân ion hóa (ngọn lửa đèn ga, bức xạ,…)
1.Sự ion hóa và tác nhân ion hóa
- Bình thường, các Ion và electron chuyển động nhiệt hỗn loạn trong không khí
…
+
-
E
e-
-

-

-
+

+

+
Khi bị tác động bởi điện trường:
+ Các Ion dương hướng về cực âm,
+ Các Ion âm & electron hướng về cực dương.
2. Bản chất dòng điện trong chất khí
Bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường, các ion âm và electron ngược chiều điện trường.
O
I (A)
U (V)
Uc
Ub
Ibh
Không phải là đường thẳng
→ Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ohm
3. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí
Là quá trình dẫn điện chỉ xảy ra khi có tác nhân ion hóa.
Định Luật Ôm
O
I (A)
U (V)
Uc
Ub
Ibh
→Sự phóng điện không tự lực:
Chỉ xảy ra khi có tác nhân ion hóa
I trong chất khí đạt giá trị bão hòa
Dù U tăng, I vẫn giữ nguyên giá trị I = Ibh
U > Uc → xảy ra quá trình
“Ion hóa do va chạm” → I tăng vọt
→Sự phóng điện tự lực:
Vẫn xảy ra dù mất tác nhân ion hóa
+
e-
e-
e-
4. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí
Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì, không cần chủ động tạo ra hạt tải điện gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự lực.
IV. Các dạng phóng điện trong không khí ở
áp suất bình thường
Tia lửa điện
Sét
Hồ quang điện
1. Tia lửa điện
Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành ion dương và electron tự do.
Ứng dụng.
 Đốt cháy nhiên liệu động cơ đốt trong

 Tránh sét
2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện.
Trong không khí, điều kiện thường E khoảng 3.106V/m
2. Sét :
+
-
Tiếng sấm
Tiếng sét
* U = [ 108 V, 109 V ]
* I = [ 10000 A, 50000 A ]
Khi 2 đám mây tích điện trái dấu đến gần
Khi đám mây tích điện đến gần mặt đất
→ Phóng tia lửa điện
→ Áp suất không khí tăng lên đột ngột
→ Tiếng nổ
3. Hồ quang điện
Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn
Điều kiện tạo ra hồ quang điện.
Dòng điện qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catot để catot phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt electron
Ứng dụng hồ quang điện.
 Hàn điện.
Làm đèn chiếu sáng.
Đun chảy vật liệu, …
Hồ quang điện có nhiều ứng dụng: