Bài giảng Vật lí 11 - Bài học thứ 15: Dòng điện trong chất khí

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Bài học thứ 15: Dòng điện trong chất khí

1. KIỂM TRA BÀI CŨ Câu hỏi: Em hãy nêu bản chất dòng điện trong kim loại và bản chất dòng điện trong chất điện phân? 2- SO4 Cu2+ OH- + E H
2. Chương 3: Dòng điện trong các môi trường Kim loại Chất rắn Đèn Chất lỏng Dẫn điện Chất lỏng Đèn Chất khí Dẫn điện Chất khí Đèn
3. Bài 15 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ I. Chất khí cách điện tốt Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG.
4. Hãy ngắt điện khi có hỏa hoạn! Vì sao? Khi nào thì chất khí dẫn điện?
5. Bài 15 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ I. Chất khí cách điện tốt Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG. Khi nào thì chất khí dẫn điện? Vì sao? Nguồn Không khí điện
6. BAØIBài 1515 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ II. Tính dẫn diện của chất khí ĐK thường ++ 2. Thí nghiệm 1: •Mô tả Thí nghiệm: •Kết quả: Thấy khi tích điện cho quả cầu thì hai lá kim loại xòe ra lập tức, sau đó thôi tích điện thì hai lá kim loại từ từ khép lại. - + •Giải thích: + - Do có sự trao đổi điện tích tự do + của chất khí với lá kim loại làm + giảm điện tích của quả cầu dần về - không.
7. Bài 15 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ II. SỰ DẪN ĐiỆN CỦA CHẤT KHÍ Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG. 2. Thí nghiệm 2 Khi nào thì chất khí dẫn •Mô tả TN: điện? Vì sao? •Kết quả: Nguồn -Khi chưa đốt điện nóng không khí thì chất khí không dẫn được điện. -Khi đốt nóng I không khí thì chất Không khí khí dẫn được điện.
8. Giải thích sự sinh ra hạt tải điện do tác nhân nhiệt độ + + + + + + +
9. Giải thích sự sinh ra hạt tải điện do tác nhân nhiệt độ Ion (+) + + - Ion (+) + + - - Electron tự do + Phân tử + chất khí + - trung hòa điện Khi có tác nhân nhiệt độ vào chất khí thì chất khí bị ion hóa sinh ra các hạt tải điện là ion(+), ion(-) và electron.
10. Bài 15 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ (TiẾT 2 III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 1. Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá Quá trình ion hóa do tác nhân ion hóa; nhệt 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
11. Bài 15 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ (TiẾT 2 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.
12. Quá trình tái hợp giữa electron và ion, để trở thành phân tử khí trung hòa điện khi không có tác nhân ion hóa. + - + + + - + - + + + -
13. Khi không khí đã bị ion hóa khi chưa có và đã có điện trường ngoài tác dụng thì có hiện tượng gì xãy ra ?
14. III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ KHI CHƯA CÓ ĐIỆN TRƯỜNG TÁC DỤNG VÀO KHÔNG KHÍ. - + + - + + -
15. III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ KHI CÓ ĐIỆN TRƯỜNG NGOÀI TÁC DỤNG + E- - + + - I + - - + - + + - Khi có điện trường ngoài tác dụng các ion(+) chuyển động có hướng cùng chiều E và ion(-), electron chuyển động ngược chiều E
16. III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 1. Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá •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.
17. KIỂM TRA BÀI CŨ Câu hỏi: 1. Em hãy nêu bản chất dòng điện trong Chất khí? 2. Điều kiện để có dòng điện trong chất khí? 3. Quá trình ion không khí là như thế nào?
18. Bài 15 DÒNG ĐiỆN TRONG CHẤT KHÍ (Tiết 2) I. Chất khí cách điện tốt Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG. II. Sự dẫn điện của chất khí ở điều kiện thường. III.Bản chất dòng dòng điện trong chất khí 1. Sự ion hóa chất khí * Bản chất dòng điện trong chất khí 2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí:
19. III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 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. → Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm Không phải là đường thẳng I (A) Định luật Ôm: Ibh O O Ub Uc U (V)
20. Cường độ dòng điện trong chất khí biến đổi theo U theo 3 giai đoạn sau: Gđ 1. Sự phóng điện không tự lực. + e- Khi U nhỏ, và xảy ra khi có tác nhân e- e- ion hóa I (A) 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 Ibh 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 O Ub Uc U (V)
21. III. BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 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:
22. - + - - E - Quá trình nhân số hạt- tải điện theo kiểu - - thác lũ (tuyết lở) - - - - + - - - - - - - - - + + - + + - -+ - + - - + - + - + - - + - - + - - - + - -
23. IV. QUÁ TRÌNH DẪN ĐiỆN TỰ LỰC CỦA CHẤT KHÍ. -Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trùy, 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.
24. V. TIA LỬA ĐiỆN VÀ ĐiỀU KiỆN TẠO RA TIA LỬA ĐiỆN. 1. Định nghĩa Tia lửa điện: • 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. - Tia lủa điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí khi đặt giữa một điện trường đủ mạnh để ion hóa kk thành ion và electron tự do.
25. 2. Điều kiện để tạo ra tia lửa đện: - Khi trời mưa to, có sấm sét, trên trời cũng có những tia lửa điện như vậy, hiện tượng sấm sét được giải thích như thế nào? • Sét: tia lửa điện khổng lồ, được tạo ra do sự tích điện trái dấu giữa các đám mây hoặc giữa đám mây (+) tích điện với mặt đất (-). • Điều kiện: U = 100.000.000 V – 1.000.000.000 V I = 10.000 A – 50.000 A - Sự phát sinh của tia lửa điện làm áp suất không khí tăng đột ngột gây ra tiếng nổ: + Tiếng sấm: giữa hai đám mây + Tiếng sét: giữa đám mây với mặt đất.
26. 3. Ứng dụng của dòng điện trong chất khí. 1.Tia- 2 lửa→ điện3 (khửtrùngkhôngkhí: , -Đượcquầnáobệnhnhânsaukhigiặtchế tạo Buri trong động) cơ đốt trong. -Đk:Chế cótialửađiệntạo cột thu lôi chống sét. - Làmbugiđánhlửa. - Cơsởđểlàmcộtthulôi
27. Phòng chống sấm sét 1, Trong nhà: Khi có sấm sét nên: • Tránh các chỗ ẩm ướt như buồng tắm, không nên dùng điện thoại trừ trường hợp rất cần thiết. • Nên rút phích cắm các thiết bị điện với các đường dây điện thoại hay dây điện vì nối với lưới bên ngoài nên rất có thể bị ảnh hưởng sét đánh lan truyền.
28. VI. Hiện tượng hồ quang điện
29. VI. Hiện tượng 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. - Hồ quang điện có thể kèm theo tỏa nhiệt và tỏa sáng rất mạnh 2. Điều kiện để có hồ quang điện: *U: 40 – 50 V *Cường độ dòng điện lên tới hàng chục Ampe. Nhiệt độ: 2500-80000֯C tùy vào bản chất của * điện cực
30. 3. Ứng dụng hồ quang điện: 1. Hàn điện 2. Luyện kim 3. Làm đèn phát sáng
31. Tác hại của Hồ quang điện Nếu không trang bị bảo hộ mặt trong quá trình hàn: • Khi chúng ta nhìn vào thì tia hồ quang làm chết các tế bào niêm mạc mắt, dẫn tới đau mắt hàn. • Có thể làm bong da mặt nguyên nhân do chết hết tế bào bên ngoài.
32. CỦNG CỐ So sánh bản chất dòng điện trong kim loại, trong chất điện phân và chất khí? MÔI KIM LOẠI CHẤT CHẤT KHÍ TRƯỜNG ĐIỆN PHÂN HẠT Electron Ion dương Ion dương, ion TẢI ĐIỆN tự do và ion âm âm và electron SỰ Rất tốt Tốt, kém hơn Rất kém DẪN ĐIỆN kim loại TÁC NHÂN Không cần Không cần Tác nhân HỖ TRỢ ion hoá
33. Trò chơi ô chữ 1 K H Ô N G T Ự L Ự C 2 I O N D Ư O N G 3 T Á C N H Â N I O N H Ó A 4 S Ự I O N H Ó A 5 E L E C T R O N V À I O N Â M 6 C H Ấ T K H Í Với dòng điện trong chất khí những loại NgọnVớiMôiQuáQuádòngtrườnglữatrình trìnhgađiệntạo, dẫnnàoTiaratrong tửđiệnchứahạtngoạitải chấtchỉbađiệncủa tồnloạikhí đèntạiloạihat khithủy tảihạt tạođiệnngântải rađiện (hạt ion nàotải âm điện, QQQQ hạt tải điện nào chuyển động ngược tácchuyểniontrongđộng dương chấtchấtđộngvào, khíelectron) chấtkhícùnggọi gọikhílàchiều làgọi gìtrong gì??là điệngìđiều? trườngkiện thường? ? chiều điện trường?