Dòng điện trong chất khí: Bản chất và ứng dụng trong thực tế

Tổng quan về chất khí trong điều kiện thường

Trong điều kiện kèm theo thường, chất khí không có năng lực dẫn điện do những phân tử khí ở trong trạng thái trung hòa điện. Do đó, nó không có những thành phần mang điện tích và những thành phần này được gọi là hạt tải điện. Chất khí hướng dẫn điện khi có sự ion hóa phân tử tạo ra những phần tử ion sống sót trong đó .

Khi ta sử dụng một ngọn đèn để đốt nóng chất khí hoặc cách tác động ảnh hưởng nhiệt khác thì sẽ có những hạt tải điện Open. Lúc này, chất khí mới có năng lực dẫn điện. Khi ta chiếu tia rơnghen, tia gamma, hay tia tử ngoại vào chất khí, thì nó sẽ có năng lực dẫn điện không tự duy trì. Dưới tác động ảnh hưởng của điện trường, những hạt mang điện sẽ tăng cường và va chạm với những thành phần trung hòa ở trong chất khí .

Theo đó, những phần tử trung hòa sẽ bị ion hóa nên có tính dẫn điện tự duy trì. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ không cần dùng đến nguồn ion hóa phụ. Toàn bộ các quá trình nói trên đều có khả năng tạo ra dòng điện trong chất khí. Quá trình phóng điện có thể duy trì khi không có tác nhân ion hóa còn được gọi là phóng điện tự lực.

Bạn đang đọc: Dòng điện trong chất khí: Bản chất và ứng dụng trong thực tế

Tìm hiểu bản chất dòng điện trong chất khí

Khi nguồn ion hóa Open thì trong chất khí sẽ xảy ra 2 quy trình trái ngược nhau. Đầu tiên là sự phân rã những phân tử trung hòa tạo thành những ion mang điện. Quá trình thứ hai là sự tái hợp giữa những phân tử khác điện tích tạo thành phân tử trung hòa .
Chính cho nên vì thế, thực chất của dòng điện này là dòng chuyển dời có hướng của những ion dương ( + ), ion âm ( – ) và electron được sinh ra khi chất khí bị ion hóa. Các hạt ion dương ( + ) sẽ hoạt động cùng chiều điện trường. trái lại, những hạt ion âm ( – ) sẽ hoạt động ngược chiều điện trường .

Các hạt mang điện sẽ trao đổi điện tích với nhau hoặc trao đổi với điện cực khi không còn tác nhân ion hóa. Khi đó, những phân tử khí sẽ bị trung hòa và không còn năng lực dẫn điện .

Điều kiện để có quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí

Như đã tìm hiểu và khám phá trong phần trên, quy trình phóng điện tự lực trong chất khí là quy trình phóng điện vẫn liên tục xảy ra dù không có sự tác động ảnh hưởng của những tác nhân ion hóa từ bên ngoài. Hiểu theo cách khác, đây là quy trình dẫn điện của chất khí có năng lực tự duy trì mà tất cả chúng ta không cần tạo ra những hạt tải điện .
Một số cách để dòng điện sinh ra những hạt mang điện tích ( hạt tải điện ) mới trong chất khí gồm :

• Dòng điện đi qua chất khí làm cho nhiệt độ của khí tăng lên mức cao. Điều này sẽ khiến những phân tử khí bị ion hóa .
• Tạo ra một điện trường rất lớn trong chất khí, làm cho những phân tử khí bị ion hóa trong cả khi nhiệt độ thấp .

• Catot hoàn toàn có thể tạo ra những electron khi bị dòng điện nung nóng đỏ. Hiện tượng này còn được gọi bằng tên khác là hiện tượng kỳ lạ phát xạ nhiệt electron .
• Catôt không bị nung nóng đỏ nhưng bị những ion ( + ) có nguồn năng lượng lớn đập vào. Khi đó, những electron sẽ bị bật ra khỏi catot rồi trở thành hạt tải điện .

Ứng dụng của dòng điện trong chất khí

Việc tạo ra dòng điện trong chất khí là một thành công xuất sắc lớn trong ngành khoa học. Dòng điện này có những ứng dụng là :

Ứng dụng của dòng điện trong chất khí nhằm tạo ra tia lửa điện 

Tia lửa điện chính là sự phóng điện tự lực trong chất khí giữa 2 điện cực khi có điện trường đủ mạnh. Quá trình đó sẽ khiến những phân tử khí trung hòa thành hạt bị ion hóa ( hay còn gọi là hạt mang điện ). Cụ thể hơn, những phân tử khí trung hòa sẽ thành electron tự do và ion dương ( + ) .

Điều kiện để có tia lửa điện là điện trường áp vào phải vượt quá cường độ đánh thủng điện môi trong môi trường tự nhiên ngăn ngừa. Cường độ đánh thủng của không khí có vào tầm 3.106 V / m tại mực nước biển. Bên cạnh đó, để tạo ra tia lửa điện còn phải có một thiên nhiên và môi trường cách điện. Đồng thời giữa hai điện cực cũng phải sống sót điện tích tự do .
Tia lửa điện được ứng dụng nhiều trong động cơ xăng trong việc đốt xilanh. Cụ thể là đốt hỗn hợp không khí và xăng trong động cơ. Trong những động cơ đó thì bugi là bộ phận có trách nhiệm tạo ra tia lửa điện. Bugi gồm có 2 điện cực đặt sát nhau trên một khối sứ cách điện .
Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong công nghệ tiên tiến gia công. Phương pháp gia công này là dùng những tia lửa điện phóng lên trên mặt phẳng cần gia công. Tác động của những tia đó sẽ làm mặt phẳng gia công nóng chảy hoặc bốc hơi. Quá trình này được gọi là quy trình điện nhiệt. Không chỉ vậy, tia lửa điện còn được dùng để lý giải hiện tượng kỳ lạ sét trong tự nhiên .

Ứng dụng dòng điện có trong chất khí để tạo ra hồ quang điện

Hồ quang điện cũng là một khái niệm về quy trình phóng điện tự lực trong chất khí. Tuy nhiên, quy trình này xảy ra trong điều kiện kèm theo áp suất thấp hoặc áp suất thường. Hồ quang điện sống sót giữa hai điện cực có mức hiệu điện thế không quá lớn .
Điều kiện để tạo ra quy trình hồ quang điện là dòng điện đi qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catot. Nhờ đó, catốt sẽ phát ra electron trải qua hiện tượng kỳ lạ phát xạ nhiệt electron. Đồng thời, giữa 2 điện cực cần có một điện trường đủ mạnh để hoàn toàn có thể ion hóa không khí .
Hồ quang điện mang lại nhiều quyền lợi và được ứng dụng trong quy trình luyện thép. Lúc này, bạn cần phải duy trì cho dòng hồ quang có năng lực cháy không thay đổi. Ngoài ra, hồ quang điện còn được sử dụng làm đèn chiếu sáng, nấu chảy vật tư, hàn điện, …

Lời giải bài tập SGK Vật lý 11 (trang 93)

Bài 1 SGK Vật Lý 11 (trang 93)

Mô tả thí nghiệm nhận ra và đo dòng điện qua chất khí, cách đưa hạt tải điện vào trong chất khí .

Lời giải:

– Lắp mạch điện theo sơ đồ (hình dưới) gồm:

Xem thêm: Hướng dẫn kê khai thuế điện tử – Đại lý Thuế Việt An

• A, B là hai bản cực sắt kẽm kim loại .
• ξ là nguồn điện có suất điện động khoảng chừng vài chục vôn
• G là điện kế nhạy .
• V là vôn kế .
• D là ngọn đèn ga để làm nóng không khí giữa hai bản cực .

– Tiến hành thí nghiệm : Chỉnh con chạy trên biến trở R để vôn kế chỉ một giá trị nào đó và quan sát giá trị của điện kế G .

– Kết quả :

• Khi không đốt đèn ga thì kim điện kế hầu hết đều có giá trị 0 .
• Khi đốt đèn ga thì kim điện kế bị lệch khỏi giá trị 0 .
• Đặt đèn ga ra xa và dùng quạt thổi khí nóng vào giữa 2 bản cực thì kim điện kế vẫn bị lệch .
• Khi tắt đèn thì kim điện kế quay về giá trị 0 .
• Sử dụng đèn thủy ngân thay cho đèn ga thì hiệu quả tựa như như trên .

– Kết luận : Chất khí phần đông không dẫn điện trong điều kiện kèm theo thường. Trong thí nghiệm trên, ngọn lửa của ga và bức xạ của đèn thủy ngân đã làm tăng những hạt tải điện trong không khí nên nó có năng lực dẫn điện .

Bài 2 SGK Vật Lý 11 (trang 93)

Trình bày hiện tượng kỳ lạ nhân số lượng hạt tải điện trong quy trình phóng điện qua chất khí .

Lời giải:

Hiện tượng nhân hạt tải điện xảy ra trong quy trình phóng điện qua chất khí diễn ra như sau :
– Electron và ion dương ( + ) là những hạt tải điện tiên phong có trong chất khí. Chúng do tác nhân ion hóa sinh ra. Kích thước của electron nhỏ hơn ion dương nên hoàn toàn có thể đi được quãng đường dài hơn ion ( + ) trước khi va chạm với phân tử khí nào đó .
– Năng lượng mà electron nhận được từ điện trường ngoài trong khi bay tự do lớn hơn 5 – 6 lần nguồn năng lượng mà ion nhận được .
– Khi điện trường đủ lớn, động năng của những electron cũng đủ lớn để khi va chạm với phân tử trung hòa thì sẽ ion hóa nó thành ion dương và electron tự do .

– Quá trình trên diễn ra giống kiểu thác lũ khiến mật độ hạt tải điện tăng mạnh cho tới khi electron đến anot.

Xem thêm: Bài giảng điện tử là gì? Phân biệt bài giảng điện tử và giáo án điện tử

– Khi đó, chất khí có năng lực dẫn điện tốt hơn. Dòng điện chạy qua chất khí tăng nhưng phải nhờ vào vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hóa sinh ra trong chất khí .

Mong rằng, các kiến thức trong bài viết sẽ giúp các bạn đọc hiểu rõ về bản chất dòng điện trong chất khí. Đồng thời hiểu hơn về những ứng dụng của nó trong đời sống. Hãy thường xuyên ghé thăm thosuaxe.info để cập nhật kiến thức về vật lý bạn nhé!

Xem thêm :

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử