Bản chất dòng điện trong chất khí là gì? Bài 15 sgk lớp 11 

Khi học về Bài 15 Sách giáo khoa Vật lý lớp 11 chúng ta đã được tìm hiểu về dòng điện trong chất khí. Tuy nhiên có rất nhiều người vẫn chưa hiểu rõ được bản chất dòng điện trong chất khí là gì. Bài viết sau đây camnangdienmay.net sẽ cung cấp, củng cố cho bạn những kiến thức xoay quanh bản chất dòng điện trong chất khí là gì. Mời các bạn theo dõi!

Bản chất dòng điện trong chất khí là gì?

Chất khí ở trong các điều kiện thường

Đầu tiên để hiểu được về bản chất dòng điện trong chất khí chúng ta sẽ phải đi tìm hiểu về chất khí trong điều kiện thường.

Trong điều kiện thường, chất khí thường sẽ không dẫn điện, do các phân tử khí đều được nằm ở trạng thái trung hòa điện. Do đó trong chất khí sẽ không có các phần tử mang điện tích. Các phần tử mang điện tích hay còn được gọi là hạt tải điện. 

Điều kiện để trong chất khí có thể có dòng điện

Như đã nói ở trên, trong điều kiện thường thì chất khí sẽ không dẫn điện bởi không chứa các hạt tải điện. Do đó để chất khí có thể dẫn điện thì phải làm xuất hiện các hạt tải điện. Chất khí sẽ dẫn điện khi ta tạo ra được sự ion hóa phân tử khí các phần tử ion tồn tại trong đó.

Khi chúng ta sử dụng một ngọn đèn ga để đốt nóng chất khí hoặc là dùng những tác động nhiệt khác, lúc này sẽ làm xuất hiện các hạt tải điện và chất khí mới có khả năng dẫn điện. 

Các hạt mang điện do tác động của điện trường sẽ bắt đầu tăng tốc và sẽ va chạm với các phần tử trung hòa từ trong không khí. Lúc này thì các phần tử trung hòa sẽ bị ion hóa, có tính dẫn điện duy trì và sẽ không cần phải sử dụng đến nguồn ion hoá phụ.

Định nghĩa bản chất dòng điện trong chất khí

Ta có thể kết luận được, bản chất dòng điện trong chất khí chính là dòng dịch chuyển có hướng của những ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron sẽ ngược chiều với chiều điện trường. Những hạt tải điện này được sinh ra là do chất khí bị ion hoá mà thành. 

Khi không còn các tác nhân gây ion hoá chất khí tạo ra các hạt tải điện nữa hoặc trao đổi với điện cực thì các phân tử khí lúc này bắt đầu được trung hoà và sẽ mất đi khả năng dẫn điện. 

Quá trình mà chất khí dẫn điện không tự lực 

Một quá trình dẫn điện của chất khí hoàn toàn có thể duy trì mà không cần thiết phải đưa liên tục các hạt tải điện vào, nó gọi là quá trình dẫn điện tự lực. 

Dưới đây chúng ta có 4 cách để dòng điện tạo ra các hạt tải điện xuất hiện trong chất khí như sau:

– Đầu tiên, là để dòng điện đi qua chất khí và khiến cho nhiệt độ của nó lúc này tăng lên rất cao, làm cho các phân tử ion hoá sinh ra hạt tải điện.

– Khi trong chất khí tồn tại một điện trường rất lớn thì sẽ khiến cho các phân tử ion hoá dù là nhiệt độ có ở mức thấp.

– Catot khi dòng điện nung nóng còn có khả năng phát ra các electron và hiện tượng này được gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt electron.

– Catot trong điều kiện không bị nung nóng đỏ nhưng lại có các ion dương (+) va chạm vào. Các electron lúc này sẽ bật ra khỏi catot và trở thành những hạt tải điện. 

Các ứng dụng của dòng điện trong chất khí

Việc tạo ra dòng điện trong chất khí là một trong những phát minh tiên tiến và là thành công lớn của khoa học, giúp con người ứng dụng được vào nhiều trường hợp trong cuộc sống. Đặc biệt nổi bật nhất trong đó là ứng dụng để tạo ra tia lửa điện và tạo hồ quang điện. 

Ứng dụng dòng điện trong chất khí để tạo ra tia lửa điện

Đầu tiên đó là ứng dụng dòng điện trong chất khí để tạo ra tia lửa điện. Tia lửa điện là một sự phóng điện tự lực trong chất khí mà ở giữa 2 điện cực khi điện trường đó đủ mạnh. Quá trình này sẽ biến các phân tử khí trung hoà thành những hạt tải điện, tức là xảy ra quá trình ion hoá các phân tử khí. Cụ thể thì các phân tử khí trung hoà sẽ chuyển thành ion dương và thành các electron tự do. 

Điều kiện để có thể tạo ra tia lửa điện là trong trường hợp điện trường đạt giá trị ở ngưỡng vào khoảng 3.106 V/m. Hiệu điện thế lúc này sẽ đủ để có thể phát sinh tia lửa điện trong không khí, giữa hai điện cực và ở các dạng khác nhau.

Tia lửa điện có rất nhiều ứng dụng, phổ biến nhất có thể kể đến đó là trong động cơ nổ để đốt hỗn hợp trong xilanh. Và bộ phận phát ra tia lửa điện chính là bugi. Bộ phận này sẽ gồm 2 điện cực đặt cạnh sát nhau trên cùng một khối sứ cách điện. 

Ngoài ra, tia lửa điện còn được người ta sử dụng trong công nghệ gia công. Các phương pháp gia công bằng tia lửa điện chính là phóng lên trên bề mặt cần gia công làm bề mặt đó bốc hơi hoặc là nóng chảy.

Ứng dụng dòng điện trong chất khí tạo hồ quang điện 

Hồ quang điện chính là quá trình phóng điện tự lực và nó sẽ được xảy ra trong chất khí, trong điều kiện là áp suất thường hoặc điều kiện áp suất thấp đặt giữa hai điện cực hiệu điện thế không lớn. 

Ứng dụng của hồ quang điện là sử dụng trong quá trình luyện thép. Chỉ cần duy trì dòng hồ quang cháy một cách ổn định. Ngoài ra ứng dụng trong nấu chảy vật liệu, làm đèn điện,…cũng rất được ưa chuộng.

Sơ đồ tư duy của dòng điện trong chất khí 

Trên đây là một số kiến thức về bản chất dòng điện trong chất khí và các vấn đề xoay quanh dòng điện trong chất khí mà camnangdienmay.net muốn gửi đến các bạn. Hi vọng với những thông tin trên mà mình cung cấp giúp các bạn hiểu được rõ hơn về dòng điện trong chất khí cũng như biết được một số ứng dụng quan trọng của dòng điện trong chất khí được áp dụng trong cuộc sống.