Giải bài tập trang 93 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện trong chất khí

VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Giải tập trang 93 SGK Vật lý lớp 11: Dòng điện chất khí I Tóm tắt kiến thức bản: Dòng điện chất khí Chất khí môi trường cách điện Bình thường chất khí không dẫn điện, chất điện môi Khi có lửa ga hay chiếu xạ tử ngoại không khí trở thành dẫn điện Bản chất dòng điện chất khí a Sự ion hoá chật khí tác nhân ion hoá - Ngọn lửa ga (nhiệt độ cao), tia tử ngoại đèn thuỷ ngân thí nghiệm gọi tác nhân ion hoá Nhờ có lượng cao, chúng ion hoá chất khí, tách phân tử khí trung hoà thành ion dương êlectron tự Êlectron tự lại kết hợp với phân tử khí trung hoà thành ion âm Các hạt tích điện hạt tải điện chất khí - Dòng điện chất khí dòng chuyển dời có hướng ion dương theo chiều điện trường ion âm, êlectron ngược chiều điện trường Các hạt tải điện chất khí bị ion hoá sinh b Quá trình dẫn điện không tự lực chất khí - Quá trình dẫn điện chất khí mà ta vừa gọi trình dẫn điện (phóng điện) không tự lực Nó tồn ta đưa hạt tải điện vào khối khí hai cực biến ta ngừng đưa hạt tải điện vào - Thay đổi hiệu điện U hai cực ghi lại dòng điện I chạy qua chất khí, ta thấy trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ôm - Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện I qua chất khí phóng điện không tự lực, theo hiệu điện U hai điện cực, vẽ hình 15.1 (SGK) Nó có đoạn rõ rệt: + Đoạn Oa: U nhỏ, dòng điện tăng theo U + Đoạn ab: U đủ lớn dòng điện I đạt giá trị bão hoà I không đổi U tăng + Đoạn bc: U lớn, I tăng nhanh U tăng, chứng tỏ hiệu điện lớn, tăng hiệu điện làm cho điện trở chất khí giảm, mật độ hạt tải điện tăng VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Quá trình dẫn điện tự lực chất khí điều kiện để tạo trình dẫn điện tự lực - Quá trình dẫn điện chất khí trì, không cần ta liên tục đưa hạt tải điện vào, gọi trình dẫn điện (phóng điện) tự lực - Có bốn cách để dòng điện tạo hạt tải điện chất khí: + Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phan tử khí bị ion hoá + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hoá nhiệt độ thấp + Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho có khả phát êlectron Hiện tượng gọi tượng phát xạ nhiệt điện tử + Catôt không nóng đỏ bị ion dương có lượng lớn đập vào, làm bật êlectron khỏi catôt trở thành hạt tải điện - Tuỳ chế sinh hạt tải điện chất khí mà ta có kiểu phóng điện tự lực khác - Hai kiểu phóng điện tự lực thường gặp tia lửa điện hồ quang điện Tia lửa điện điều kiện tạo tia lửa điện - Định nghĩa: Tia lửa điện trình phóng điện tự lực chất khí đặt hai điện cực điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hoà thành ion dương êlectron tự - Điều kiện tạo tia lửa điện: Tia lửa điện hình thành không khí điện trường đạt giá trị ngưỡng vào khoảng 3.106 V/m Hiệu điện đủ để phát phát sinh tia lửa điện không khí hai điện cực dạng khác - Ứng dụng: Tia lửa điện dùng phổ biến động nổ để đốt hỗn hợp xilanh Bộ phận phát tia lửa điện bugi Hồ quang điện điều kiện tạo hồ quang điện - Định nghĩa: Hồ quang điện trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp đặt hai điện cực có hiệu điện không lớn - Ứng dụng: Hồ quang điện có nhiều ứng dụng hàn điện làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu, II Giải tập trang 93 SGK Vật lý lớp 11 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Bài Mô tả thí nghiệm phát đo dòng điện qua chất khí cách đưa hạt tải điện vào chất khí Giải: Thí nghiệm phát đo dòng điện qua chất khí cách đưa hạt tải điện vào chất khí biểu diễn hình vẽ A, B hai cực kim loại, £ nguồn điện có suất điện động khoảng vài chục vôn, G điện kế nhạy, V vôn kế, D đèn ga dùng để làm nóng không khí hai cực Chỉnh chạy biến trở R đến vôn kế giá trị khảo sát giá trị điện kế G Trong thí nghiệm trên, cách đưa hạt tải điện vào chất khí thực chất việc nung nóng chất khí đèn ga để phân tử khí bị ion hóa tạo thành ion dương êlectron tự Bài Trình bày tượng nhân số hạt tải điện trình phóng điện qua chất khí Giải: Hiện tượng nhân hạt tải điện trình phóng điện qua chất khí diễn sau: Những hạt tải điện có chất khí êlectron ion dương tác nhân ion hóa sinh Electron có kích thước nhỏ ion dương nên quãng đường dài ion dương trước va chạm với phân tử khí Năng lượng mà êlectron nhận từ điện trường quãng đường bay tự lớn lượng mà ion nhận khoảng đến lần Khi điện trường đủ lớn, động êlectron đủ lớn để va chạm với phân tử trung hòa ion hoá nó, biến thành êlectron tự ion dương Quá trình diễn theo kiểu thác lũ làm mật độ hạt tải điện tăng mạnh êlectron đến anốt Bài Trình bày nguyên nhân gây hồ quang điện tia lửa điện VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Giải: - Nguyên nhân gây hồ quang điện: Do phát xạ nhiệt êlectron từ catôt bị đốt nóng trình nhân số hạt tải điện.  - Nguyên nhân gây tia lửa điện: Do trình iôn hóa chất khí trình nhân hạt tải điện Bài Vì dòng điện hồ quang điện lại chủ yếu dòng êlectron chạy từ catôt đến anốt? Giải: Dòng điện hồ quang điện lại chủ yếu dòng êlectron chạy từ catốt đến anốt tạo hồ quang điện người ta phải làm cho hai điện cực nóng đỏ đến mức phát lượng lớn êlectron băng hiệu ứng phát xạ nhiệt điện tử Trong trình phóng điện hồ quang, ion dương đập vào catốt, chúng lại truyền cho cực lượng mà chúng nhận từ nguồn điện, làm cho catốt trì trạng thái nóng đỏ có khả phát xạ nhiệt êlectron Các êlectron phát với số lượng lớn ngược chiều điện trường đến anốt Bài Trình bày thao tác hàn điện giải thích phải làm thế? Giải: Khi hàn điện người ta dùng máy hàn gồm nguồn điện tạo hiệu điện khoảng vài chục vôn điện trở nhỏ để tạo dòng điện lớn (hàng trăm ampe) Một cực nguồn điện nối với vật cần hàn, cực nối với que hàn Trước tiên, chạm que hàn vào vật cần hàn để mạch điện nối, điểm tiếp xúc que hàn vật cần hàn nóng đỏ, sau nhấc que hàn Khi que hàn vừa rời khỏi vật cần hàn, dòng điện bị ngắt đột ngột, suất điện động tự cảm tạo lớn, tạo tia lửa điện làm phát sinh hồ quang điện Khi hồ quang điện làm nóng chảy que hàn vào chỗ cần hàn Bài Dòng điện chất khí dòng chuyến dời có hướng của: A Các êlectron mà ta đưa vào chất khí B Các iôn mà ta đưa từ bên vào chất khí c Các êlectron iôn mà ta đưa từ bên vào chất khí D Các êlectron iôn sinh chất khí đưa từ bên vào chất khí Giải: Chọn câu D Bài Hồ quang điện trình phóng điện tự lực chất khí, hình thành do: VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí A Phân tử khí bị điện trường mạnh làm iôn hóa B Catôt bị nung nóng phát êlectron C Quá trình nhân số' hạt tải điện kiểu thác lũ chất khí D Chất khí bị tác dụng tác nhân iôn hóa Giải: Chọn câu B Bài Từ bảng sau em ước tính: a) Hiệu điện sinh tia sét đám mây cao 200 m 10 m b) Hiệu điện tối thiểu hai cực bugi xe máy xe chạy bình thường c) Đứng cách xa đường dây điện 120 kV bắt đầu có nguy bị điện giật, ta không chạm vào dây điện Giải: a) Ngọn xem mũi nhọn, xem đám mây mặt phẳng hiệu điện để có tia sét vào khoảng trung bình cộng hai giá trị, tương ứng với trường hợp mũi nhọn mặt phẳng cách 190 m Vậy: Hiêu điên tương ứng là: U = 190/6.300000 = 107 V b) Khi thử xem điện xe máy có tốt không, người thợ thường cho phóng điện từ dây điện (mũi nhọn) vỏ máy (mặt phẳng) Ước chừng khoảng cách hai cực bugi xe máy d = mm Ta có hiêu điên tương ứng là: U = 5/150.200000 = 645,2 V c) Trường hợp dây cao 120 kV, hiệu điện lớn đến 120√2 = 170 kV Vì tiêu chuẩn an toàn nên lấy trường hợp hai cực mũi nhọn U = U1 => d = 4,1.170000/200000 ≈ 3,5m Bài Cho phóng điện qua chất khí áp suất thấp, hai điện cực cách 20 cm Quãng đường bay tự êlectron cm Cho lượng mà êlectron nhận quãng đường bay tự đủ để iôn hóa chất khí, tính xem êlectron đưa vào VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí chất khí sinh tối đa hạt tải điện Giải: Do hai điện cực cách 20 cm, quãng đường bay tự êlectron cm nên số lần iôn hóa Khi êlectron va chạm với phân tử khí êlectron làm cho phân tử khí tạo ion dương êlectron tự Ở lần va chạm thứ hai, êlectron va chạm với phân tử khí tạo ion dương êlectron tự lần va chạm thứ năm số êlectron tự tạo thành 25 = 32 Vậy số hạt êlectron tạo iôn hóa n = 32 = 31 Số hạt tải điện (bao gồm êlectron ion dương) tạo thành iôn hóa 2n = 62 hạt  ... dòng điện qua chất khí cách đưa hạt tải điện vào chất khí Giải: Thí nghiệm phát đo dòng điện qua chất khí cách đưa hạt tải điện vào chất khí biểu diễn hình vẽ A, B hai cực kim loại, £ nguồn điện. .. Có bốn cách để dòng điện tạo hạt tải điện chất khí: + Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phan tử khí bị ion hoá + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hoá... tải điện vào chất khí thực chất việc nung nóng chất khí đèn ga để phân tử khí bị ion hóa tạo thành ion dương êlectron tự Bài Trình bày tượng nhân số hạt tải điện trình phóng điện qua chất khí Giải: