Đang tải... (xem toàn văn)
Giải: Khi hàn điện người ta dùng máy hàn gồm một nguồn điện tạo hiệu điện thế khoảng vài chục vôn và điện trở trong rất nhỏ để có thể tạo ra dòng điện lớn (hàng trăm ampe). Một cực của n[r]
(1)Giải tập trang 93 SGK Vật lý lớp 11: Dịng điện chất khí I Tóm tắt kiến thức bản: Dịng điện chất khí
1 Chất khí mơi trường cách điện
Bình thường chất khí khơng dẫn điện, chất điện mơi
2 Khi có lửa ga hay chiếu xạ tử ngoại khơng khí trở thành dẫn điện
3 Bản chất dòng điện chất khí a Sự ion hố 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 hố chất khí, tách phân tử khí trung hồ thành ion dương êlectron tự Êlectron tự lại kết hợp với phân tử khí trung hồ thành ion âm Các hạt tích điện hạt tải điện chất khí
- Dịng điện chất khí dịng 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 hố sinh
b Q trình dẫn điện khơng tự lực chất khí
- Q trình dẫn điện chất khí mà ta vừa gọi q trình dẫn điện (phóng điện) khơng 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 q trình dẫn điện khơng tự lực khơng tn theo định luật Ơm
- Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện I qua chất khí phóng điện khơng 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 dịng điện I đạt giá trị bão hồ I khơng đổi U tăng
(2)4 Quá trình dẫn điện tự lực chất khí điều kiện để tạo trình dẫn điện tự lực
- Q trình dẫn điện chất khí trì, khơng cần ta liên tục đưa hạt tải điện vào, gọi q trình dẫn điện (phóng điện) tự lực
- Có bốn cách để dịng điện tạo hạt tải điện chất khí:
+ Dịng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phan tử khí bị ion hố + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hố nhiệt độ thấp + Catơt bị dịng điện nung nóng đỏ, làm cho có khả phát êlectron Hiện tượng gọi tượng phát xạ nhiệt điện tử
+ Catơt khơng 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 5 Tia lửa điện điều kiện tạo tia lửa điện
- Định nghĩa: Tia lửa điện q 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 khơng khí điện trường đạt giá trị ngưỡng vào khoảng 3.106 V/m Hiệu điện đủ để phát phát sinh tia lửa điện khơng 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
6 Hồ quang điện điều kiện tạo hồ quang điện
- Định nghĩa: Hồ quang điện q trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp đặt hai điện cực có hiệu điện khơng lớn
- Ứng dụng: Hồ quang điện có nhiều ứng dụng hàn điện làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu,
(3)Bài Mô tả thí nghiệm phát đo dịng điện qua chất khí cách đưa hạt tải điện vào chất khí
Giải: Thí nghiệm phát đo dịng 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 khơng khí hai cực Chỉnh chạy biến trở R đế n 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 q trình phóng điện qua chất khí. Giải: Hiện tượng nhân hạt tải điện q trình phóng điện qua chất khí diễn như 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 hịa ion hố 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
(4)Giải:
- Nguyên nhân gây hồ quang điện: Do phát xạ nhiệt êlectron từ catôt bị đốt nóng q trình nhân số hạt tải điện.
- Nguyên nhân gây tia lửa điện: Do q trình iơn hóa chất khí q trình nhân hạt tải điện
Bài Vì dịng điện hồ quang điện lại chủ yếu dòng êlectron chạy từ catơt đến anốt?
Giải: Dịng 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 q 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 dịng 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 Dịng điện chất khí dịng chuyến dời có hướng của: A Các êlectron mà ta đưa vào chất khí
B Các iơn mà ta đưa từ bên ngồi vào chất khí
c Các êlectron iơn mà ta đưa từ bên ngồi vào chất khí
D Các êlectron iôn sinh chất khí đưa từ bên ngồi vào chất khí Giải: Chọn câu D
(5)A Phân tử khí bị điện trường mạnh làm iơn hóa B Catơt 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 iơn 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, mặc dù 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 khơng, 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
(6)vào 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 iơn 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 iơn hóa n = 32 -1 = 3-1 Số hạt tải điện (bao gồm êlectron ion dương) tạo thành iơn hóa 2n = 62 hạt