L IM U
3. Ch ng 3: DỊNG IN TRONG C HT KHÍ 4 7-
3.1 B NC HT DÒNG IN TRONG C HT KHÍ 4 7-
3.1.1 Thí nghi m
t hai b n c c kim lo i tích đi n trái d u g n nhau trong mơi tr ng khơng khí tr ng thái bình th ng. N i hai b n c c v i đi n k nh y G qua m t m ch đi n có
su t đi n đ ng kho ng vài ch c vơn (hình 3.1).
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 15 10 60 55 50 45 40 30 25 A B Hình 3.1: thí nghi m kh o sát dịnh đi n trong ch t khí
tr ng thái bình th ng, kim đi n k g n nh ch s 0, vì v y khơng có dịng
đi n trong m ch. i u đó cho th y khơng khí là ch t đi n mơi.
Khi dung đèn c n đ t nóng kh i khơng khí gi a hai b n c c, kim t nh đi n k
l ch kh i v trí 0. Khơng khí tr nên d n đi n, ngh a là đã có dịng đi n qua kh i khơng khí gi a hai b n c c. ó là s phóng đi n trong khơng khí.
Hình 3.2: các q trình ion hóa ch t khí và s tái h p + + + - - e- e- e- Khi t t đèn c n, kim t nh đi n k tr v v trí 0.
N u thay v trí đèn c n đ t nóng khơng khí b ng cách chi u đèn th y ngân, b c x tia t ngo i ho c các ngu n b c x khác ho c ti n hành thí nghi m v i các mơi tr ng khí khác nhau, hi n t ng phóng đi n trong ch t khí c ng x y ra.
K t qu thí nghi m trên đ c gi i thích nh sau: tr ng thái bình th ng, ch t khí g m nh ng phân t trung hòa v đi n nên chúng không d n đi n đ c. Khi đ t nóng ho c dung các tác nhân b c x nh tia t ngo i, tia Rontghen tác d ng vào ch t khí làm ch t khí b ion hóa. M t s ngun t , phân t khí m t b t electron tr thành ion d ng. Các ion d ng, ion âm và các electron xu t hi n trong kh i khí b ion hóa làm ch t khí tr thành v t d n. Trong chuy n đ ng h n lo n, m t s electron t do k t h p v i ion d ng đ tr thành nguyên t , phân t trung hịa. N u đ t kh i khơng khí này vào trong đi n tr ng, các h t mang đi n ngoài chuy n đ ng nhi t h n lo n cịn có them chuy n đ ng có h ng. Các ion mang đi n tích trái d u s chuy n đ ng ng c chi u nhau v hai đi n c c t o nên dịng đi n trong ch t khí.
Dịng đi n trong ch t khí là dịng d ch chuy n có h ng c a các ion d ng theo
3.1.2 Quãng đ ng t do trung bình c a electron trong ch t khí khí
Trong ch t khí, các phân t chuy n đ ng nhi t h n lo n, khi electron chuy n
đ ng trong kh i khí nó va ch m v i các phân t hoàn toàn ng u nhiên. Vì v y, ta ch có th tính đ c quãng đ ng đi trung bình c a electron gi a hai l n va ch m v i các phân t .
Hình 3.3: th tích các electron va ch m v i các phân t khí
l
e r
Kho ng cách trung bình mà m t electron đ ng hoàn toàn t do gi a hai l n va ch m liên ti p đ c g i là quãng đ ng t do trung bình và kí hi u là. Nó là m t thu c tính quan tr ng c a ch t khí và đ l n c a nó ph thu c vào áp su t c a bình ch a khí.
Th i gian t do trung bình là kho ng th i gian trung bình gi a hai l n va ch m liên ti p c a electron v i các phân t và đ c kí hi u là .
Gi a hai đ i l ng này có m i liên h :
v
(3.1)
V i v là v n t c trung bình c a electron.
3.1.3 S ion hóa ch t khí, n ng l ng ion hóa và đi n th ion
hóa.
3.1.3.1 S ion hóa ch t khí:
S ion hóa ch t khí là đi u ki n c n thi t đ ch t khí tr nên d n đi n. Phân t (hay nguyên t ) khí là m t h các h t tích đi n (h t nhân và các electron) liên k t b n v ng. Mu n ion hóa phân t (hay nguyên t ) ta c n cung c p n ng l ng đ electron
th c hi n công th ng l c liên k t đó b c ra kh i nguyên t . Nguyên t b ion hóa tr thành h m i bao g m h t nhân và các electron liên k t còn l i. N ng l ng này đ c g i là n ng l ng ion hóa Wi. l n c a n ng l ng ion hóa Wi ph thu c b n ch t hóa h c c a ch t khí và tr ng thái n ng l ng c a electron đ c b c ra kh i nguyên t . Electron ngoài cùng liên k t v i h t nhân y u h n c , đ b t nó ra kh i nguyên t c n n ng l ng ion hóa Wi nh . Sau khi m t electron đ c b t ra kh i nguyên t , các electron còn l i liên k t v i h t nhân b n v ng h n. Vì v y, đ b t các electron k ti p
đòi h i n ng l ng ion hóa ph i l n h n.. .