D) CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CỦA CHƯƠNG
c. Dòng điện trong chất khí
* Nội dung kiến thức
- Sự phóng điện không tự lực:
+ Muốn có dòng điện trong chất khí thì phải làm xuất hiện các điện tích tự do và phải có điện trường. Điện trường có thể là điện trường biến thiên hoặc là điện trường không đổi. Còn các điện tích tự do có thể là êlectron và các ion. Chúng có thể tạo ra trong thể tích chất khí hoặc trên mặt ngăn cách giữa các điện cực và chất khí.
+ Khi có tác nhân ion hóa một số nguyên tử hay phân tử bị mất electron trở thành ion dương. Một số electron tự do, một số electron kết hợp với nguyên tử hay phân tử để trở thành ion âm, một số tái hợp trở lại để trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa.
+ Khi chưa có điện trường các điện tích này chuyển động hỗn loạn như phân tử khí. Khi có điện trường chúng chuyển động theo một hướng và tạo thành dòng điện trong chất khí.
+ Đường đặc trưng V-A cho biết cường độ dòng điện không phụ thuộc tuyến tính vào hiệu điện thế.
+ Trong quá trình chuyển động định hướng dưới tác dụng của điện trường các điện tích tự do có thể được nhân lên, do xảy ra sự tăng nhanh cường độ dòng điện trong chất khí. Dòng điện có thể duy trì được mà không cần đến tác nhân ion hóa thì ta gọi là sự phóng điện tự lực.
- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường, các ion âm, êlectron tự do ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh ra.
- Sự phóng điện tự lực trong chất khí:
+ Khi các êlectron chuyển động về phía anod, một phần đáng kể của năng lượng bị tiêu hao do biến thành năng lượng chuyển động hỗn loạn của các nguyên tử. Đó là một trong những nguyên nhân làm cho chất khí kém dẫn điện ở áp suất khí quyển.
+ Nếu tăng điện trường lên tới mức mà trong thời gian chuyển động tự do các êlectron thu được một năng lượng đủ để bứt các êlectron khác ra khỏi nguyên tử khi va chạm vào chúng thì lúc đó có sự tăng vọt của cường độ dòng điện trong mạch và kèm theo sự phát sáng trong chất khí.
+ Điều kiện để có sự dẫn điện tự lực là hiêu điện thế đủ lớn tức là cường độ dòng điện đủ mạnh để các êlectron gây ra dòng thác điện tích và các ion gây ra sự phát xạ êlectron từ catot.
- Hồ quang điện:
+ Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. Hồ quang điện có thể kèm theo tỏa nhiệt và tỏa sáng rất mạnh.
+ Điều kiện tạo ra hồ quang điện : Nối hai điện cực bằng than vào nguồn điện có hiệu điện thế 40 V đến 50 V. Thoạt đầu, hai điện cực được làm cho chạm vào nhau, và được nung nóng
bởi dòng điện, để phát xạ nhiệt êlectron. Sau đó, tách hai đầu của điện cực ra một khoảng ngắn, ta thấy phát ra ánh sáng chói như một ngọn lửa.
+ Ứng dụng của hồ quang điện : trong hàn điện, luyện kim, nguồn sáng mạnh,...
* Một số lưu ý khi dạy học
- Phân biệt cho HS sự khác nhau giữa dòng điện trong chất khí và dòng điện trong chất điện phân.
- Khi xét đến dòng điện trong chất khí, áp suất của chất khí là một thông số quan trọng có thể làm thay đổi đặc điểm của dạng phóng điện.
- Cần làm cho HS thông hiểu điều kiện để có dòng điện trong chất khí, bản chất dòng điện trong chất khí, điều kiện để có hồ quang điện ứng dụng của hồ quang điện.