1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 

• Chất khí vốn không dẫn điện, chúng chỉ dẫn điện khi có hạt tải điện (electron và các con sinh ra trong đó). 

– Khi không có điện trường ngoài đặt vào không khí đã bị ion hoá

=> không có dòng điện. 

Khi có điện trường ngoài các electron và ion chuyển động có hướng tạo thành dòng điện. 

* Các electron và ion âm đi về cực dương.

* Các ion dương đi về cực ấm. 

Vậy dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều diện trường và các electron, các ion âm ngược chiều điện trường.

 Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí xảy ra khi ta phải dùng tác nhân ion hoá từ bên ngoài để tạo ra hạt tải điện trong chất khí. 

• Khi dùng nguồn điện áp lớn để phóng điện qua chất khí, ta thấy có hiện tượng nhân số hạt tải điện. 
• Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí là quá trình phóng điện vẫn tiếp tục giữ được khi không còn tác động bên ngoài. 
• Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành khi dòng điện qua chất khí có điện trường đủ mạnh để làm ion hoá chất khí. 

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành khi dòng. điện qua chất khí ở áp suất thường khi hiệu điện thế giữa anôt và catôt khoảng vài chục vôn và điện cực catốt có nhiệt độ cao để nó phát xạ êlectron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.

1. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Mô tả thí nghiệm phát hiện và đo dòng điện qua chất khí và cách đưa hạt tải điện vào trong chất khí.

Giải .

. . Hình vẽ cho ta thấy A, B là hai bản cực của kim loại, 8 là nguồn điện có suất điện động

khoảng vài chục vôn. G là một điện kế nhạy, . V là vôn kế, Đ là ngọn đèn ga (đặt giữa hai

bản cực). Chính con chạy của biến trở R để cho vôn kế V chỉ một giá trị nào đấy và quan sát điện kế G ta thấy:

– Khi không đốt đèn ga, ta thấy kim điện kế hầu như chỉ số 0. Vậy

bình thường hầu như chất khí không dẫn điện, trong chất khí có sẵn

rất ít hạt tải điện. – Đốt đèn ga, ta thấy kim điện kế lệch đáng kể so với vị trí số 0. – Kéo đèn ga ra xa, dùng quạt thổi khí nóng đi qua giữa hai bản cực,

ta vẫn thấy kim điện kế lệch. – Tắt đèn, chất khí lại hầu như không dẫn điện, – Thay đèn ga bằng đèn thuỷ ngân (tia tử ngoại) và làm thí nghiệm

tương tự như trên, ta cũng thấy kết quả tương tự. 2. Trình bày hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình phóng điện qua chất khí.

1. Giải Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong môi trường chất khí do dòng điện chạy qua gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện.

898 D08-290-3 Nó diễn ra như sau: Những hạt tải điện đầu tiên trong chất khí là các electron và ion dương do tác nhân ion hoá sinh ra. Khi điện trường đủ lớn, động năng của êlectron cũng đủ lớn để khi va chạm với phân tử trung hoà thì ion hoá nó, biến nó thành electron tự do và ion dương. Quá trình diễn ra theo kiểu thác lũ (“tuyết lở”) như dã vẽ trên hình làm mật độ hạt tải điện tăng mạnh cho tới khi electron đến anốt. Chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn, và dòng điện chạy qua chất khí tăng. Vì một electron ban đầu chỉ sinh ra được một số hữu hạn hạt tải điện trên đường đi đến điện cực, nên tuy dòng điện có tăng nhưng nó vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hoá từ bên ngoài đã sinh ra trong

không khí. 3. Trình bày nguyên nhân gây ra hồ quang điện và tia lửa điện.

Giải Nguyên nhân sinh ra hồ quang điện Khi bị đốt nóng, các electron (do bức xạ nhiệt êlectron) và các ion âm đi từ catốt đến anôt, và cũng có một phần ion dương đi từ anôt đến catốt. Các ion âm và electron tới đập vào anốt, làm anốt nóng lên nhiệt độ có thể lên đến 3500°C. Do đó anôt phát sáng mạnh, tại đó hầu hết các vật liệu đều bị nóng chảy và bay hơi nên anôt bị lõm vào. Còn các ion dương khi đập vào catôt, duy trì được trạng thái nóng đỏ ban đầu và phát xa nhiệt êlectron.

Nguyên nhân gây ra tia lửa điện Do sự phóng điện tự lực xảy ra trong không khí có tác dụng của điện trường đủ mạnh để làm ion hoà không khí, biến các phân tử khí trung hoà thành các ion dương và các electron tự do. Tóm lại, nguyên nhân sinh ra tia lửa điện là sự ion hoá chất khí trong vùng

có điện trường mạnh. 4. Vì sao dòng diện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng êlectron chạy từ catốt đến anốt?

Giải Bề mặt anốt bị đốt cháy chủ yếu là do các ion âm và êlectron thoát ra từ catôt (do bức xạ nhiệt) đến đập vào, chính vì vậy ta bảo dòng điện trong hồ quang điện chủ yếu là dòng electron chạy từ catốt đến

anốt. 5. Trình bày thao tác hàn điện và giải thích vì sao phải làm thế.

Giải Người ta ứng dụng hồ quang điện vào việc hàn điện. . Một cực của hồ quang điện là vật cần hàn. Cực còn lại là que hàn.

Khi hàn, người thợ hàn nhấp nhấp que hàn vào chỗ cần hàn để que hàn và chỗ cần hàn nóng lên, sau đó đưa que hàn ra một khoảng

ngắn, giữa que hàn và vật cần hàn phát ra ánh sáng chói, nhiệt độ ở . đây lên rất cao khiến que hàn nóng chảy và lấp vào chỗ cần hàn

Ở bài tập 6 và 7 dưới đây, phát biểu nào là chính xác? 6. Dòng điện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển dời có hướng của

1. các electron mà ta đưa vào trong chất khí. B. các ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí. C. các electron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí. D. các electron và ion được tạo ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

Giải Chọn câu D 7. Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do A. phân tử bị điện trường mạnh làm ion hoá. B. catôt bị nung nóng phát ra electron. C. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí. . D. chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hoá.

Giải Chọn câu B

Từ Bảng 15.1, các em hãy ước tính:

Khoảng cách đánh tia điện Hiệu điện thế

Cực phẳng (mni Mùi nhọn (mm) 20 000 6,1

15,5 40 000 13,7

45,5 100 000 36.7

220 200 000 75,3

410 300 000 114

600 a) Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200 m và một ngọn cây cao 10 m. b) Hiệu điện thể tối thiểu giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường. c) Đứng cách xa đường dây điện 120 kV bao nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật mặc dù ta không chạm vào dây điện.

:

.

Giải:

1. a) Chênh lệch độ cao giữa đám mây và ngọn cây:

: 200 – 10 = 190m = 200m Hiệu điện thế tương ứng giữa đám mây và ngọn cây

200 3.10%.2.10 – 1989 U, = 300000

0,6 0,6 b) Khoảng cách giữa hai cực của bugi vào khoảng 3 mm, hai cực được xem như hai cực phẳng (khoảng cách gần nhau)

U, – 20000.3 = 10000 V = 104 V

2 6.1 c) Dòng điện truyền tải trên đường dây là điện xoay chiều

= U. = U12 = 120/2 kV = 120./2.103 V » Khoảng cách có nguy cơ bị điện giật do phóng tia lửa điện:

|

120.2.10°.0,41 -0.35m

200000 9. Cho phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, giữa hai cực điện cách

nhau 20 cm. Quãng đường bay tự do của êlectron là 4 cm. Cho rằng năng lượng mà êlectron nhận được trên đoạn đường bay tự do đủ để ion hoá chất khí, hãy tính xem 1 electron đưa vào trong chất khí có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện.

Giải Cứ mỗi lần va chạm là (1) electron gây ion hóa 1 phân tử khí – số lần va chạm: n = 20 : 4 = 5 lần Cứ mỗi lần va chạm, 1 electron tạo ra 1 ion dương và 1 electron cộng với (1) electron ban đầu là 2 êlectron. Như vậy số electron hợp thành một cấp số nhân với số hạng ban đầu u = 2 và với công bội q = 2 + sau 5 lần va chạm – số electron tự do có tất cả là: U5 = U19* = 2.24 = 25 = 32 » Số electron tự do sinh ra thêm 32 – 1 = 31 = Số hạt tải điện được tạo thành ( electron và ion dương)

no = 31.2 = 62 hạt