Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Thông báo : Từ kết quả thí -Chú ý nghe gv thông báo nghieäm treân, daãn daét hs neâu hieän tượng, điều kiện có sự phóng điện trong chaát kh[r]
(1) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang BAØI 15 DOØNG ÑIEÄN TRONG CHAÁT KHÍ Ngaøy 10/9/08 Tieát 29-30 I MUÏC TIEÂU + Phân biệt dẫn điện không tự lực và sưu dẫn điện tự lực chất khí + Phân biệt hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng không khí là hồ quang điện và tia lửa điện + Trình bày các ứng dụng chính quá trình phóng điện chất khí II CHUAÅN BÒ Giaùo vieân: Chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm để làm các thí nghiệm Hoïc sinh: Ôn lại khái niệm dòng điện các môi trường, là dòng các điện tích chuyển động có hướng III TIEÁN TRÌNH DAÏY – HOÏC Tieát Hoạt động 1: Oån định lớp Hoạt động : Kiểm tra bài cũ : -Baûn chaát doøng ñieän chaát ñieän phaân ? -Trình bày nguyên nhân gây hồ quang điện và tia lửa điện ? -Vì dòng điện hồ quang điện lại chủ yếu là dòng ê chạy từ catôt đến anôt ? Hoạt động : Tìm hiểu tính cách điện chất khí Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn Gv ñöa tình huoáng : hs trả lời, lớp nghe và có I Chất khí là môi trường cách điện -Nếu chất khí là môi trường dẫn góp ý bổ sung cho nhau: điện thì tượng gì xẩy , -Nếu chất khí là môi trường dẫn thực tế có nhiều đường dây điện thì đường dây dẫn điện trần ñieän traàn ? phóng điện cho gây cố, phóng điện qua người đường -Giải thích chất khí là chất -Chất khí dẫn điện vì các ptử khí caùch ñieän? trạng thái trung hoà, đó chaát khí khoâng coù haït taûi ñieän - Yêu cầu học sinh thực C1 -Thực C1: Nếu chất khí dẫn ñieän thì taát caû heä thoáng ñieän nhö không thể hoạt động được, điện từ nguồn cung cấp luôn luoân chaî khaép nôi, ta khoâng theå ngaét ñieän vaø noái ñieän vaøo caùc thieát bò ñieän OÂ toâ, xe maùy khoâng chaïy vì nguồn điện để đánh lửa bugi bị nối tắt, nhà máy phát điện Chất khí không dẫn điện vì các phân tử bò chaäp maïch vaø chaùy,…… khí trạng thái trung hoà điện, đó -GV keát luaän nhö noäi dung -HS ghi nhận vào chaát khí khoâng coù caùc haït taûi ñieän Hoạt động : Tìm hiểu dẫn điện chất khí điều kiện thường Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Noäi dung cô baûn -GV trình bày thí nghiệm đơn -Quan sát hình vẽ nghe GV thông II Sự dẫn điện chất khí giản sgk (hình 15.1)để thông báo điều kiện thường báo cho hs trên thực tế chất khí không cách điện hoàn toàn -GV làm thí nghiệm để giới thiệu -Quan sát hình vẽ trả lời câu hỏi phöông phaùp ñöa haït taûi ñieän vaøo cuûa giaùo vieân : chaát khí ( treo hình 15.2) + Ban đầu chất khí có chứa hạt tải -Chất khí là môi trường có ít các điện tự không ? hạt tải điện tự + Khi có lửa đèn ga, dòng -Ngọn lửa đèn ga có tác dụng làm điện chất khí tăng lên điều tăng các hạt tải điện, theo hình thức đó chứng tỏ điều gì ? ion hoá chất khí điều kiện áp suất thấp thường + Tia tử ngoại có tác dụng đèn -Tia tử ngoại có tác dụng ga Vậy tia tử ngoại có tác dụng lửa đèn ga, có tác dụng làm Lop11.com (2) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang gì? -GV treo hình 15.2 để giải thích đường đặc trưng V-A quá trình phóng điện không tự lực chất khí - Yêu cầu học sinh thực C2 ion hoá chất khí -Quan saùt hình veõ vaø nghe gv giaûi thích đường đặc trưng - Thực C2: Vì chất khí bị ion hoá tia vũ trụ, tia tử ngoại xạ mặt trời,…….chiếu vaøo Hoạt động : Tìm hiểu chất dòng điện chất khí Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Thông báo : Từ kết thí -Chú ý nghe gv thông báo nghieäm treân, daãn daét hs neâu hieän tượng, điều kiện có phóng điện chaát khí Ngọn lửa ga, tia tử ngoại đèn thuyû ngaân thí nghieäm goïi laø các tác nhân ion hoá, nhờ có lượng cao chúng ion hoá chất khí và tách phân tử khí trung hoà thành ion+ và ê tự > các hạt mang ñieän xuaát hieän chaát khí sau bị ion hoá gồm ion+ ,ion- và ê -Vậy điện trường xuất - Khi xuất điện trường, lực chất khí xảy tượng điện trường tác dụng làm ion+ gì? taïi ? chuyển động cùng chiều điện trường, ion- và ê chuyển động ngược chiều điện trường Đó chính laø baûn chaát doøng ñieän chaát khí -GV nhaän xeùt vaø ruùt keát luaän -Hs ghi nhận vào -GV trình baøy ñònh nghóa veà quaù trình dẫn điện không tự lực -Điều kiện để chất khí có thể dẫn điện không tự lực ? -Treo hình veõ 15.4 treân baûng vaø trình baøy nhö sau: + Thay đổi hiệu điện U cực và ghi lại dòng điện I chạy qua chaát khí > Quaù trình daãn ñieän không tự lực không tuân theo định luaät oâm + Đoạn oa : U nhỏ, I tăng + Đoạn ab : U đủ lớn, I tăng nhanh theo u > haït taûi ñieän taêng leân -> GV keát luaän laïi noäi dung chính - Cho hs lớp đọc sách kết hợp với hình vẽ 15.5 -GV đưa công thức tổng quát tìm soá haït sau n laàn va chaïm laø 2n -Ghi nhận định nghĩa vào -Phaûi taïo caùc haït taûi ñieän chất khí cực tác nhân ion hoá -HS quan saùt hình veõ vaø tieáp nhaän kiến thức -HS ghi nhaän vaøo taäp hoïc -HS lớp đọc sách, kết hợp hình vẽ 15.5 sgk để tự nhận thức vấn đề bài học -HS chuù yù vaø tieáp nhaän Lop11.com Thí nghieäm cho thaáy: Chaát khí voán khoâng daãn ñieän, chaát khí chæ daãn ñieän coù haït taûi ñieän ( nhö eâ, ion) tác nhân ion hoá sinh Noäi dung cô baûn III Baûn chaát doøng ñieän chaát khí Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá Ngọn lửa ga, tia tử ngoại đèn thuỷ ngân thí nghiệm trên gọi là tác nhân ion hoá Tác nhân ion hoá đã ion hoá các phân tử khí thành các ion dương, ion âm và các electron tự Doøng ñieän chaát khí laø doøng chuyeån dời có hướng các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường Khi maát taùc nhaân ion hoùa, caùc ion döông, ion âm, và electron trao đổi điện tích với với điện cực để trở thành các phân tử khí trung hoà, nên chất khí trở thaønh khoâng daãn ñieän, Quá trình dẫn điện không tự lực chaát khí Quá trình dẫn điện chất khí nhờ có tác nhân ion hoá gọi là quá trình dẫn điện không tự lực Nó tồn ta tạo hạt tải điện khối khí hai cực và biến ta ngừng việc tạo haït taûi ñieän Quá trình dẫn diện không tự lực không tuaân theo ñònh luaät OÂm Hiện tượng nhân số hạt tải điện chaát khí quaù trình daãn ñieän khoâng tự lực Khi dùng nguồn điện áp lớn để tạo phoùng dieän chaát khí, ta thaáy coù hieän (3) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang -Hãy thực câu C4 ? -Thực câu C4 : không, vì mật độ hạt tải điện các điểm khác neân khoâng gioáng Tieát Hoạt động : Tìm hiểu quá trình dẫn điện tự lực chất khí Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giới thiệu quá trình phóng điện -HS tiếp nhận tự lực -Điều kiện để chất khí có thể dẫn -Phải tạo các hạt tải điện điện tự lực ? -Caùch naøo taïo haït taûi ñieän -Coù caùch taïo haït taûi ñieän chất khí để tạo dẫn điện tự môi trường chất khí : lực ? + Ion hoá chất khí nhiệt độ cao + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử bị ion hoá nhiệt độ thấp + Nung nóng catôt làm xạ điện tử +Bắn phá catôt làm xạ nhiệt điện tử các ion+ lượng cao -Có kiểu phóng điện tự lực ? -Hai kiểu phóng điện tự lực thường gặp : Tia lửa điện và hồ quang ñieän -GV kết luận chính để dòng điện -Ghi nhận các cách để dòng điện có thể tạo hạt tải điện có thể tạo hạt tải điện chaát khí chaát khí Hoạt động : Tìm hiểu tia lữa điện và điều kiện tạo tia lữa điện Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giới thiệu tia lữa điện - Khi điện trường chất khí mạnh ( cở hàng triệu V/m) có tượng gì xảy ? ? -Tia lửa điện có hình dạng gì ? ? -Nguyên nhân chủ yếu phoùng ñieän hình tia ? -Ngoài nguyên nhân trên còn có maáy nguyeân nhaân naøo khaùc ? - Giới thiệu điều kiện để tạo tia lữa điện -Treo hình và giới thiệu bảng 15.1 vaø hình 15.6 -Giới thiệu ứng dụng phổ biến tia lửa điện các động hay nơi cần đánh lửa -Giới thiệu các bugi đánh lửa hình - Ghi nhaän khaùi nieäm -Khi điện trường lớn có thể xuất phóng điện hình tia gọi là tia lửa điện -Tia lửa điện không có hình dạng định, thường là chùm tia ngoằn ngoèo Tia lửa điện thường keøm theo tieáng noå, khoâng khí sinh khí ozoân coù muøi kheùt -Nguyeân nhaân taïo caùc haït taûi điện tia lửa điện là ion hoá khí va chạm -Ngoài còn có ion hoá tác dụng xạ phát tia lửa điện - Ghi nhận điều kiện để tạo tia lữa điện -HS theo dõi và tự thu thập kiến thức -HS tiếp nhận vấn đề bài học -HS tiếp nhận vấn đề bài học Lop11.com tượng nhân số hạt tải điện Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện chaát khí doøng ñieän chaïy qua gaây gọi là tượng nhân số hạt tải điện Noäi dung cô baûn IV Quá trình dẫn điện tự lực chất khí và điều kiện để tạo quá trình dẫn điện tự lực - Quá trình phóng điện tự lực chất khí laø quaù trình phoùng ñieän vaãn tieáp tuïc giữ không còn tác nhân ion hoá tác động từ bên ngoài - Có bốn cách chính để dòng điện có thể tạo hạt tải điện chất khí: Dòng điện qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phân 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 noù coù khaû naêng phaùt electron Hieän tượng này gọi là tượng phát xạ nhiệt electron Catôt không nóng đỏ bị các ion dương có lượng lớn đập vào làm bật electron khỏi catôt trở thành hạt tải điện Noäi dung cô baûn V Tia lữa điện và điều kiện tạo tia lữa điện Ñònh nghóa Tia lữa điện là quá 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 và electron tự Điều kiện để tạo tia lữa điện Hiệu điện điện cực đủ để phát sinh tia lữa điện và điện trường đạt vào khoảng 3.106 V/m Ứng dụng Dùng làm bugi để đốt hỗn hợp xăng không khí động xăng -Duøng laøm coät choáng seùt (4) Giáo án Vật Lý 11 – Ban Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan Trang 15.7 sgk -Hãy thực câu C5 ? -Thực câu C5: Vì sét là tia lửa điện thường đánh vào các chổ cao nhö: caây, nhaø cao taàng,……… - Sét là tia lửa điện khổng lồ phát sinh phóng điện giửa các đám mây tích điện trái dấu đám mây tích điện trái dấu với mặt đất -Tại sét thường kèm theo -Do áp tăng đột ngột gây tiếng tieáng noå ? noå goïi laø tieáng saám -Taùc haïi cuûa seùt ? -Laøm hö hoûng nhaø, caùc coâng trình, cây, chết người,…… -Cách phòng chống tác hại -Để phòng chống sét, người ta seùt? thường làm cột thu lôi Hoạt động : Tìm hiểu hồ quang điện và điều kiện tạo hồ quang điện Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh -Hiện tượng sét xảy lúc naøo ? Nguyeân nhaân gaây seùt ? Noäi dung cô baûn VI Hoà quang ñieän vaø ñieàu kieän taïo hoà quang ñieän Ñònh nghóa Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp đặt hai điện cực có hiệu điện không lớn Hồ quang điện có thể kèn theo toả nhiện và toả sáng mạnh Ñieàu kieän taïo hoà quang ñieän -Hiệu điện điện cực khoảng vài truïc voân -Cho điện cực tiếp xúc để điện cực nóng lên và phát lượng lớn ê -Tạo điện trường đủ mạnh điện cực Ứng dụng Hồ quang diện có nhiều ứng dụng hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu, thực phản ứng hoá học…… -Hieäu ñieän theá taïo hoà quang điện nhỏ cở 40 – 50 V -Khi cho cực tiếp xúc tạo đoản mạch, dòng điện tăng vọt lên làm toả nhiệt trên đầu điện cực lớn và không khí bị đốt nóng bị ion hoátạo hạt tải làm cho chất khí trở nên dẫn điện -Hoà quang ñieän coù theå xuaát hieän -Hoà quang ñieän coù theå xuaát hieän trường hợp điện cực là kim cực là kim loại, tuỳ theo loại ? kim loại mà nhiệt độ hồ quang khaùc -Quan saùt hoà quang, ta phaûi laøm gì -Khi quan saùt hoà quang caàn ñeo vaø taïi ? kính đen, vì cường độ sáng hồ quang maïnh vaø aùnh saùng naøy giaøu tia tử ngoại có hại cho mắt -Nêu ứng dụng hồ quang -Nhiệt độ hồ quang lớn nên hồ thực tế ? quang nhiều ứng dụng: hàn kim loại, đèn chiếu sáng, luyện kim, thực các phản ứng hoá học cần đến nhiệt độ cao……… Hoạt động : Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh -Nhắc lại kiến thức đã học bài -Nắm vững các kiến thức bài học - Yêu cầu học sinh nhà làm các bài tập từ đến -Nhaän nhieäm vuï veà nha laøm baøi taäp trang 93 sgk -Về nhà xem bài - Nhận nhiệm vụ nhà xem bài -Để tạo hồ quang điện có cần hiệu điện lớn không ? -Tại ban đầu phải cho đầu cực dương và cực âm tiếp xuc nhau, neáu muoán taïo hoà quang ? Lop11.com (5)