Bài 15 Dòng điện trong không khí

Kiểm tra bài cũ

1. Điều kiện để xuất hiện dòng điện trong mơi trường?

Có hạt mang điện tự do
Đặt trong điện trường


2. Nêu bản chất dòng điện trong kim loại và bản chất dòng điện trong chất điện phân?

2SO4
Cu

E

-

2+

H

OH
+


Hạt mang điện tự do trong kim loại là

Hạt mang điện tự do trong chất điện phân là

ELECTRON TỰ DO

ION (+) và ION(-)

Có sẵn trong mơi trường


BÀI 15 -DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ


I. Chất khí là mơi trường cách điện
- Chất khí khơng dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hịa điện, do đó trong chất khí
khơng có hạt tải điện.


Hãy
ngắt điện
khi có
hỏa hoạn!

Khi nào thì chất khí dẫn điện?


II. Sự dẫn điện của chất khí ở điều kiện thường.
Thí nghiệm

•Mơ tả TN:

Khi nào thì chất khí dẫn điện? Vì sao?

•Kết quả:
-Khi chưa đốt nóng khơng khí

thì chất khí khơng dẫn được
điện.
-Khi đốt nóng khơng khí thì
chất khí dẫn được điện.

I

Khơng khí


Làm thế nào để tạo ra các hạt tải điện trong chất khí?


Giải thích sự sinh ra hạt tải điện do tác nhân nhiệt độ

+
+
+
+

+

+

+


Giải thích sự sinh ra hạt tải điện do tác nhân nhiệt độ
Ion (+)

+

-

+
Ion (-)

+
+

-

Electron tự do

+

Phân tử chất
khí trung hịa

+

-

+

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.

III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

1. Sự ion hố chất khí và tác nhân ion hố
Q trình ion hóa do tác nhân ion hóa; nhiệt độ, bức xạ, vv...

Ban đầu chất khí gồm các phân tử trung hịa

Tác nhân ion hóa biến phân tử trung hịa thành ion dương và electron

Electron kết hợp với phân tử trung hòa thành ion âm


III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

1.

Sự ion hố chất khí và tác nhân ion hố là q 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.


Quá trình tái hợp giữa electron và ion, để trở thành phân tử khí trung hịa điện khi khơng có tác
nhân ion hóa.

+

-

+

+

+
+

-

-

+

+
+

-


Khi khơng khí đã bị ion hóa,
khi chưa có và đã có điện trường
ngồi tác dụng thì có hiện tượng gì
xảy ra ?


III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
KHI CHƯA CĨ ĐIỆN TRƯỜNG TÁC DỤNG VÀO KHƠNG
KHÍ.

+

+

-

+
+
-


III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ
KHI CĨ ĐIỆN TRƯỜNG NGỒI TÁC DỤNG

+

E+

-

+

I +
-

-

+

-

+

+

-

Khi có điện trường ngồi tác dụng các ion(+) chuyển động có hướng cùng chiều E và ion(-), electron chuyển
động ngược chiều E


III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

1. Sự ion hố chất khí và tác nhân ion hố

•Bản chất dịng điện trong chất khí là dịng 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.


CỦNG CỐ

So sánh bản chất dòng điện trong kim loại, trong chất điện phân và chất khí?

MƠI TRƯỜNG

KIM LOẠI

CHẤT

CHẤT KHÍ

ĐIỆN PHÂN
HẠT
TẢI ĐIỆN

Electron

TÁC NHÂN
HỖ TRỢ

Rất tốt

Ion dương, ion âm và
electron

tự do

SỰ
DẪN ĐIỆN

Ion dương và ion âm

Tốt, kém hơn

Rất kém

kim loại

Không cần

Không cần

Tác nhân
ion hoá


III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

2. Q trình dẫn điện khơng tự lực của chất khí
Là q trình dẫn điện chỉ xảy ra khi có tác nhân ion hóa.
→ Dịng điện trong chất khí khơng tn theo định luật Ơm

Khơng phải là đường thẳng

I (A)

Định luật Ơm:

I

Ibh

O

Ub

Uc

U (V)

O

U


Cường độ dịng điện trong chất khí biến đổi theo U theo 3 giai đoạn sau:
+

e
e

Gđ 1. Sự phóng điện khơng tự lực.
Khi U nhỏ, và xảy ra khi có tác nhân ion hóa
I (A)

e

-

Gđ 3. Sự phóng điện tự lực vẫn
xảy ra dù mất tác nhân ion hóa
U >>Uc → xảy ra q trình
“Ion hóa do va chạm” → I tăng vọt

Ibh

Gđ 2. Phóng điện khơng 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)


III. BẢN CHẤT DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện khơng tự
lực. (Giảm tải)

- Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dịng 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:


-

+

-

ur
E

-

-

Quá trình
nhân số hạt- tải điện theo kiểu
-

thác lũ (tuyết lở)

-

-

+

- -

-

+ +

-

-

+
-

-

-

+

-

-

-

-

-

-

+

-

-

+
-

+

-

-

+

-

-

+

- -

+

-

+
-

-

+

-


IV. Q TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC CỦA CHẤT KHÍ.

-Q trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì, mà khơng cần ta chủ động tạo ra hạt tải
điện, gọi là q trình dẫn điện (phóng điện) tự lực.
Ví Dụ: Tia lửa điện và Hồ quang điện.

V. Tia lửa điện.
1. Định nghĩa:
Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực đặt giữa hai điện cực khi có điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí
trung hịa thành electron tự do và ion dương.

•

Khơng có hình dạng nhất định, thường là chùm tia
ziczac.

•

Có nhiều nhánh, thường kèm theo tiếng nổ, sinh ra
ozone trong khơng khí.

2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện:
6
Điện trường ở chất khí có E>3.10 V/m
3. Ứng dụng:
Chế tạo Bugi trong động cơ đốt trong
Chế tạo cột thu lôi chống sét


VI. Hồ quang điện