Home
Giáo dục đào tạo
Giải bài tập các môn
Tóm tắt kiến thức và giải bài tập Vật lý lớp 11: Dòng điện trong chất khí
Tóm tắt kiến thức và giải bài tập Vật lý lớp 11: Dòng điện trong chất khí
Tóm t t ki n th c và gi i bài t p V t lý l p 11: Dòng đi n trong ch t khíắ ế ứ ả ậ ậ ớ ệ ấ
I. Tóm t t ki n th c c b n: Dòng đi n trong ch t khíắ ế ứ ơ ả ệ ấ
1. Ch t khí là môi tr ng cách đi nấ ườ ệ
Bình th ng ch t khí không d n đi n, nó là m t ch t đi n môiườ ấ ẫ ệ ộ ấ ệ
2. Khi có ng n l a ga hay chi u b c x t ngo i không khí tr thành d n đi nọ ử ế ứ ạ ử ạ ở ẫ ệ
3. B n ch t dòng đi n trong ch t khíả ấ ệ ấ
a. S ion hoá ch t khí và tác nhân ion hoáự ậ
- Ng n l a ga (nhi t đ r t cao), tia t ngo i c a đèn thu ngân trong thí nghi m trênọ ử ệ ộ ấ ử ạ ủ ỷ ệ
đ c g i là các tác nhân ion hoá. Nh có năng l ng cao, chúng ion hoá ch t khí, táchượ ọ ờ ượ ấ
phân t khí trung hoà thành ion d ng và êlectron t do. Êlectron t do l i có th k tử ươ ự ự ạ ể ế
h p v i phân t khí trung hoà thành ion âm. Các h t tích đi n này là h t t i đi n trongợ ớ ử ạ ệ ạ ả ệ
ch t khí.ấ
- Dòng đi n trong ch t khí là dòng chuy n d i có h ng c a các ion d ng theo chi uệ ấ ể ờ ướ ủ ươ ề
đi n tr ng và các ion âm, các êlectron ng c chi u đi n trệ ườ ượ ề ệ ường. Các h t t i đi n nàyạ ả ệ
do ch t khí b ion hoá sinh ra.ấ ị
b. Quá trình d n đi n không t l c c a ch t khíẫ ệ ự ự ủ ấ
- Quá trình d n đi n c a ch t khí mà ta v a g i là quá trình d n đi n (phóng đi n)ẫ ệ ủ ấ ừ ọ ẫ ệ ệ
không t l c. Nó ch t n t i khi ta đ a h t t i đi n vào kh i khí gi a hai b n c c vàự ự ỉ ồ ạ ư ạ ả ệ ố ở ữ ả ự
bi n m t khi ta ng ng đ a h t t i đi n vào.ế ấ ừ ư ạ ả ệ
- Thay đ i hi u đi n th U gi a hai b n c c và ghi l i dòng đi n I ch y qua ch t khí,ổ ệ ệ ế ữ ả ự ạ ệ ạ ấ
ta th y quá trình d n đi n không t l c không tuân theo đ nh lu t Ôm.ấ ẫ ệ ự ự ị ậ
- Đ th bi u di n s ph thu c c a c ng đ dòng đi n I qua ch t khí khi phóng đi nồ ị ể ễ ự ụ ộ ủ ườ ộ ệ ấ ệ
không t l c, theo hi u đi n th U gi a hai đi n c c, đ c v trên hình 15.1ự ự ệ ệ ế ữ ệ ự ượ ẽ (SGK).
Nó có 3 đo n rõ r t:ạ ệ
+ Đo n Oa: U nh , dòng đi n tăng theo U.ạ ỏ ệ
+ Đo n ab: U đ l n dòng đi n I đ t giá tr bão hoà. I không đ i khi U tăng.ạ ủ ớ ệ ạ ị ổ
+ Đo n bc: U quá l n, I tăng nhanh khi U tăng, ch ng t r ng khi hi u đi n th đã quáạ ớ ứ ỏ ằ ệ ệ ế
l n, s tăng hi u đi n th làm cho đi n tr c a ch t khí gi m, m t đ h t t i đi nớ ự ệ ệ ế ệ ở ủ ấ ả ậ ộ ạ ả ệ
tăng.
4. Quá trình d n đi n t l c trong ch t khí và đi u ki n đ t o ra quá trình d nẫ ệ ự ự ấ ề ệ ể ạ ẫ
đi n t l cệ ự ự
- Quá trình d n đi n c a ch t khí có th duy trì, không c n ta liên t c đ a h t t i đi nẫ ệ ủ ấ ể ầ ụ ư ạ ả ệ
vào, g i là quá trình d n đi n (phóng đi n) t l c.ọ ẫ ệ ệ ự ự
- Có b n cách chính đ dòng đi n có th t o ra h t t i đi n m i trong ch t khí:ố ể ệ ể ạ ạ ả ệ ớ ấ
+ Dòng đi n ch y qua ch t khí làm nhi t đ khí tăng r t cao, khi n phan t khí b ionệ ạ ấ ệ ộ ấ ế ử ị
hoá.
+ Đi n tr ng trong ch t khí r t l n, khi n phân t khí b ion hoá ngay khi nhi t đệ ườ ấ ấ ớ ế ử ị ệ ộ
th p.ấ
+ Catôt b dòng đi n nung nóng đ , làm cho nó có kh năng phát ra êlectron. Hi nị ệ ỏ ả ệ
t ng này g i là hi n t ng phát x nhi t đi n tượ ọ ệ ượ ạ ệ ệ ử
+ Catôt không nóng đ nh ng b các ion d ng có năng l ng l n đ p vào, làm b tỏ ư ị ươ ượ ớ ậ ậ
êlectron ra kh i catôt và tr thành h t t i đi nỏ ở ạ ả ệ
- Tuỳ c ch sinh h t t i đi n m i trong ch t khí mà ta có các ki u phóng đi n t l cơ ế ạ ả ệ ớ ấ ể ệ ự ự
khác nhau.
- Hai ki u phóng đi n t l c th ng g p nh t là tia l a đi n và h quang đi nể ệ ự ự ườ ặ ấ ử ệ ồ ệ
5. Tia l a đi n và đi u ki n t o ra tia l a đi nử ệ ề ệ ạ ử ệ
- Đ nh nghĩaị: Tia l a đi n là quá trình phóng đi n t l c trong ch t khí đ t gi a haiử ệ ệ ự ự ấ ặ ữ
đi n c c khi đi n tr ng đ m nh đ bi n phân t khí trung hoà thành ion d ng vàệ ự ệ ườ ủ ạ ể ế ử ươ
êlectron t do.ự
- Đi u ki n t o ra tia l a đi nề ệ ạ ử ệ : Tia l a đi n có th hình thành trong không khí khi đi nử ệ ể ệ
tr ng đ t giá tr ng ng vào kho ng 3.10ườ ạ ị ưỡ ả 6 V/m. Hi u đi n th đ đ phát phát sinh tiaệ ệ ế ủ ể
l a đi n trong không khí gi a hai đi n c c d ng khác nhau.ử ệ ữ ệ ự ạ
- ng d ngỨ ụ : Tia l a đi n đ c dùng ph bi n trong đ ng c n đ đ t h n h p trongử ệ ượ ổ ế ộ ơ ổ ể ố ỗ ợ
xilanh. B ph n phát tia l a đi n là bugi.ộ ậ ử ệ
6. H quang đi n và đi u ki n t o ra h quang đi nồ ệ ề ệ ạ ồ ệ
- Đ nh nghĩaị: H quang đi n là quá trình phóng đi n t l c x y ra trong ch t khí ápồ ệ ệ ự ự ả ấ ở
su t th ng ho c áp su t th p đ t gi a hai đi n c c có hi u đi n th không l n.ấ ườ ặ ấ ấ ặ ữ ệ ự ệ ệ ế ớ
- ng d ngỨ ụ : H quang đi n có nhi u ng d ng nh hàn đi n. làm đèn chi u sáng, đunồ ệ ề ứ ụ ư ệ ế
ch y v t li u,....ả ậ ệ
II. Gi i bài t p trang 93 SGK V t lý l p 11ả ậ ậ ớ
Bài 1. Mô t thí nghi m phát hi n và đo dòng đi n qua ch t khí và cách đ a h t t iả ệ ệ ệ ấ ư ạ ả
đi n vào trong ch t khí. ệ ấ
Gi i:ả Thí nghi m phát hi n và đo dòng đi n qua ch t khí và cách đ a h t t i đi n vàoệ ệ ệ ấ ư ạ ả ệ
trong ch t khí đ c bi u di n trên hìnhấ ượ ể ễ vẽ. A, B là hai b n c c kim lo i,ả ự ạ £ là ngu nồ
đi n có su t đi n đ ng kho ng vài ch c vôn, G là m t đi n k nh y, V là vôn k , D làệ ấ ệ ộ ả ụ ộ ệ ế ạ ế
ng n đèn ga dùng đ làm nóng không khí gi a hai b n c c. Ch nh con ch y c a bi nọ ể ữ ả ự ỉ ạ ủ ế
tr R đở ến vôn k ch m t giá tr nào đ y và kh o sát giá tr c a đi n k G. ế ỉ ộ ị ấ ả ị ủ ệ ế
Trong thí nghi m trên, cách đ a h t t i đi n vào trong ch t khí th c ch t là vi c nungệ ư ạ ả ệ ấ ự ấ ệ
nóng ch t khí b ng đèn ga đ các phân t khí b iấ ằ ể ử ị on hóa t o thành các iạon d ng vàươ
êlectron t do. ự
Bài 2. Trình bày hi n t ng nhân s h t t i đi n trong quá trình phóng đi n qua ch tệ ượ ố ạ ả ệ ệ ấ
khí.
Gi i:ả Hi n t ng nhân h t t i đi n trong quá trình phóng đi n qua ch t khí di n ra nhệ ượ ạ ả ệ ệ ấ ễ ư
sau: Nh ng h t t i đi n đ u tiên có trong ch t khí là êlectron và các iữ ạ ả ệ ầ ấ on d ng do tácươ
nhân ion hóa sinh ra. Electron có kích th c nh h n iướ ỏ ơ on d ng nên đi đ c quãngươ ượ
đ ng dài h n iườ ơ on d ng tr c khi va ch m v i m t phân t khí. Năng l ng màươ ướ ạ ớ ộ ử ượ
êlectron nh n đ c t đi n tr ng ngoài trong quãng đ ng bay t do l n h n năngậ ượ ừ ệ ườ ườ ự ớ ơ
l ng mà ion nh n đ c kho ng 5 đ n 6 l n. Khi đi n tr ng đ l n, đ ng năng c aượ ậ ượ ả ế ầ ệ ườ ủ ớ ộ ủ
êlectron cũng đ l n đ khi va ch m v i phân t trung hòa thì iủ ớ ể ạ ớ ử on hoá nó, bi n nó thànhế
êlectron t do và iựon d ng. Quá trình di n ra theo ki u thác lũ làm m t đ h t t i đi nươ ễ ể ậ ộ ạ ả ệ
tăng m nh cho đ n khi êlectron đ n an t. ạ ế ế ố
Bài 3. Trình bày nguyên nhân gây ra h quang đi n và tia l a đi n. ồ ệ ử ệ
Gi i:ả
- Nguyên nhân gây ra h quang đi n: Do phát x nhi t êlectron t catôt b đ t nóng vàồ ệ ạ ệ ừ ị ố
quá trình nhân s h t t i đi n. ố ạ ả ệ
- Nguyên nhân gây ra tia l a đi n: Do quá trình iôn hóa ch t khí và quá trình nhân h tử ệ ấ ạ
t i đi n. ả ệ
Bài 4. Vì sao dòng đi n trong h quang đi n l i ch y u là dòng êlectron ch y t catôtệ ồ ệ ạ ủ ế ạ ừ
đ n an t? ế ố
Gi i:ả Dòng đi n trong h quang đi n l i ch y u là dòng êlectron ch y t cat t đ nệ ồ ệ ạ ủ ế ạ ừ ố ế
an t vì ngay khi t o ra h quang đi n ng i ta ph i làm cho hai đi n c c nóng đ đ nố ạ ồ ệ ườ ả ệ ự ỏ ế
m c có th phát ra m t l ng l n các êlectron băng hi u ng phát x nhi t đi n t .ứ ể ộ ượ ớ ệ ứ ạ ệ ệ ử
Trong quá trình phóng đi n h quang, khi các iệ ồ on d ng đ p vào cat t, chúng l iươ ậ ố ạ
truy n cho c c này năng l ng mà chúng đã nh n đ c t ngu n đi n, làm cho cat tề ự ượ ậ ượ ừ ồ ệ ố
duy trì đ c tr ng thái nóng đ và có kh năng phát x nhi t êlectron. Các êlectron phátượ ạ ỏ ả ạ ệ
ra v i s l ng l n đi ng c chi u đi n tr ng đ n an t. ớ ố ượ ớ ượ ề ệ ườ ế ố
Bài 5. Trình bày thao tác hàn đi n và gi i thích vì sao ph i làm th ? ệ ả ả ế
Gi iả: Khi hàn đi n ng i ta dùng máy hàn g m m t ngu n đi n t o hi u đi n thệ ườ ồ ộ ồ ệ ạ ệ ệ ế
kho ng vài ch c vôn và đi n tr trong r t nh đ có thả ụ ệ ở ấ ỏ ể ể t o ra dòng đi n l n (hàngạ ệ ớ
trăm ampe). M t c c c a ngu n đi n n i v i v t c n hàn, c c kia n i v i que hàn.ộ ự ủ ồ ệ ố ớ ậ ầ ự ố ớ
Tr c tiên, ch m que hàn vào v t c n hàn đ m ch đi n đ c n i, đi m ti p xúc gi aướ ạ ậ ầ ể ạ ệ ượ ố ể ế ữ
que hàn và v t c n hàn nóng đ , sau đó nh c que hàn ra. Khi que hàn v a r i kh i v tậ ầ ỏ ấ ừ ờ ỏ ậ
c n hàn, dòng đi n b ng t đ t ng t, su t đi n đ ng t c m t o ra s r t l n, t o ra tiaầ ệ ị ắ ộ ộ ấ ệ ộ ự ả ạ ẽ ấ ớ ạ
l a đi n làm phát sinh h quang đi n. Khi đó h quang đi n làm nóng ch y que hàn vàoử ệ ồ ệ ồ ệ ả
ch c n hàn. ỗ ầ
Bài 6. Dòng đi n trong ch t khí ch có th là dòng chuy n d i có h ng c a: ệ ấ ỉ ể ế ờ ướ ủ
A. Các êlectron mà ta đ a vào ch t khí. ư ấ
B. Các iôn mà ta đ a t bên ngoài vào trong ch t khí. ư ừ ấ
c. Các êlectron và iôn mà ta đ a t bên ngoài vào trong ch t khí. ư ừ ấ
D. Các êlectron và iôn sinh ra trong ch t khí ho c đ a t bên ngoài vào trong ch t khí. ấ ặ ư ừ ấ
Gi i:ả Ch n câu D. ọ
Bài 7. H quang đi n là quá trình phóng đi n t l c c a ch t khí, hình thành do: ồ ệ ệ ự ự ủ ấ
A. Phân t khí b đi n tr ng m nh làm iôn hóa. ử ị ệ ườ ạ
B. Catôt b nung nóng phát ra êlectron. ị
C. Quá trình nhân s ' h t t i đi n ki u thác lũ trong ch t khí. ố ạ ả ệ ể ấ
D. Ch t khí b tác d ng c a tác nhân iôn hóa. ấ ị ụ ủ
Gi i:ả Ch n câu B. ọ
Bài 8. T bừngả sau đây các em hãy c tính:ướ
a) Hi u đi n th đã sinh ra tia sét gi a đám mây cao 200 m và m t ng n cây 10ệ ệ ế ữ ộ ọ m
b) Hi u đi n th t i thi u gi a hai c c c a bugi xe máy khi xe ch y bình th ngệ ệ ế ố ể ữ ự ủ ạ ườ
c) Đ ng cách xa đ ng dây đi n 120ứ ườ ệ kV bao nhiêu thì b t đ u có nguy c b đi n gi t,ắ ầ ơ ị ệ ậ
m c dù ta không ch m vào dây đi nặ ạ ệ
Gi i:ả
a) Ng n cây xem nh mũi nh n, n u xem đám mây là m t ph ng thì hi u đi n th đọ ư ọ ế ặ ẳ ệ ệ ế ể
có tia sét vào kho ng trung bình c ng c a hai giá tr , t ng ng v i tr ng h p mũiả ộ ủ ị ươ ứ ớ ườ ợ
nh n và m t ph ng cách nhau 190ọ ặ ẳ m. V y: Hiêu điên th t ng ng là: U =ậ ế ươ ứ
190/6.300000 = 107 V b) Khi th xem b đi n c a xe máy có t t không, ng i thử ộ ệ ủ ố ườ ợ
th ng cho phóng đi n t dây đi n (mũi nh n) ra v máy (m t ph ng). c ch ngườ ệ ừ ệ ọ ỏ ặ ẳ Ướ ừ
kho ng cách gi a hai c c c a bugi xe máy là d = 5ả ữ ự ủ mm. Ta có hiêu điên th t ng ngế ươ ứ
là: U = 5/150.200000 = 645,2 V
c) Tr ng h p dây cao th 120 kV, hi u đi n th l n nh t có th đ n 120√2 = 170 kV.ườ ợ ế ệ ệ ế ớ ấ ể ế
Vì đây là tiêu chu n an toàn nên l y tr ng h p hai c c đ u là mũi nh nẩ ấ ườ ợ ự ề ọ
U = U1 => d = 4,1.170000/200000 ≈ 3,5m
Bài 9. Cho phóng đi n qua ch t khí áp su t th p, gi a hai đi n c c cách nhau 20ệ ấ ở ấ ấ ữ ệ ự cm.
Quãng đ ng bay t do c a các êlectron là 4ườ ự ủ cm. Cho năng l ng mà êlectron nh nượ ậ
đ c trong quãng đ ng bay t do đ đ iôn hóa ch t khí, hãy tính xem 1 êlectron đ aượ ườ ự ủ ể ấ ư
vào ch t khí có th sinh ra t i đa bao nhiêu h t t i đi n. ấ ể ố ạ ả ệ
Gi i:ả Do hai đi n c c cách nhau 20ệ ự cm, quãng đ ng bay t do c a các êlectron là 4ườ ự ủ cm
nên s l n iôn hóa là 5. Khi êlectron va ch m v i phân t khí thì 1 êlectron s làm choố ầ ạ ớ ử ẽ
phân t khí t o ra 1 iử ạ on d ng và 1 êlectron t do. l n va ch m th hai, 2 êlectron vaươ ự Ở ầ ạ ứ
ch m v i 2 phân t khí t o ra 2 iạ ớ ử ạ on d ng và 2 êlectron t do. l n va ch m th nămươ ự ở ầ ạ ứ
s êlectron t do t o thành là 25 = 32. V y s h t êlectron đ c t o ra do iôn hóa là n =ố ự ạ ậ ố ạ ượ ạ
32 - 1 = 31. Số h t t i đi n (bao g m êlectron và iạ ả ệ ồ on d ng) t o thành do iôn hóa là 2nươ ạ
= 62 h t.ạ
có thể bạn quan tâm
Tóm tắt kiến thức và giải bài tập Vật lý lớp 11: Dòng điện trong chất...
5
757
314
Tài liệu, đề thi môn Toán
5
(New)
Tóm tắt kiến thức và giải bài tập: Dòng điện trong kim loại
4
559
295
Giải bài tập các môn
4
(New)
TÓM TẮT KIẾN THỨC VÀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11: DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔN...
4
587
285
Giải bài tập các môn
4
(New)
Tóm tắt kiến thức và giải bài tập Vật Lý 11: Từ trường của dòng điện c...
5
838
316
Giải bài tập các môn
5
(New)
Tóm tắt kiến thức và giải bài tập Vật lý lớp 11: Dòng điện không đổi,...
6
766
356
Giải bài tập các môn
6
(New)
GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN
4
670
319
Giải bài tập các môn
4
(New)
Tóm tắt kiến thức cơ bản và giải bài tập Hóa học lớp 11: Sự điện li củ...
3
750
295
Giải bài tập các môn
3
(New)
Tóm tắt kiến thức và Giải bài tập Sinh học lớp 11: Vận chuyển các chất...
3
657
283
Giải bài tập các môn
3
(New)
thông tin tài liệu
I. Tóm tắt kiến thức cơ bản: Dòng điện trong chất khí
1. Chất khí là môi trường cách điện
Bình thường chất khí không dẫn điện, nó là một chất điện môi
2. Khi có ngọn lửa ga hay chiếu bức xạ tử ngoại không khí trở thành dẫn điện
3. Bản chất dòng điện trong chất khí
a. Sự ion hoá chật khí và tác nhân ion hoá
- Ngọn lửa ga (nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân trong thí nghiệm trên được gọi là các tác nhân ion hoá. Nhờ có năng lượng cao, chúng ion hoá chất khí, tách phân tử khí trung hoà thành ion dương và êlectron tự do. Êlectron tự do lại có thể kết hợp với phân tử khí trung hoà thành ion âm. Các hạt tích điện này là hạt tải điện trong chất khí.
- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các êlectron ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh ra.
b. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí
- Quá trình dẫn điện của chất khí mà ta vừa gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) không tự lực. Nó chỉ tồn tại khi ta đưa hạt tải điện vào khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng đưa hạt tải điện vào.
- Thay đổi hiệu điện thế U giữa hai bản cực và ghi lại dòng điện I chạy qua chất khí, ta thấy quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.
- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I qua chất khí khi phóng điện không tự lực, theo hiệu điện thế U giữa hai điện cực, được vẽ trên hình 15.1 (SGK). Nó có 3 đoạn rõ rệt:
+ Đoạn Oa: U nhỏ, dòng điện tăng theo U.
+ Đoạn ab: U đủ lớn dòng điện I đạt giá trị bão hoà. I không đổi khi U tăng.
+ Đoạn bc: U quá lớn, I tăng nhanh khi U tăng, chứng tỏ rằng khi hiệu điện thế đã quá lớn, sự tăng hiệu điện thế làm cho điện trở của chất khí giảm, mật độ hạt tải điện tăng.
.....
Mở rộng để xem thêm
tài liệu mới trong mục này
tài liệu hot trong mục này
tài liệu giúp tôi
Nếu bạn không tìm thấy tài liệu mình cần có thể gửi yêu cầu ở đây để chúng tôi tìm giúp bạn!
×
