Giáo án Vật lí 11 - Tiết 28, 29 - Dòng điện trong chất khí

Ngày soạn: ..../11/2010. Ngày dạy:..... /11/2010. Dạy lớp: 11B . Ngày dạy:...... /11/2010. Dạy lớp: 11E Tiết 28-29. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ I. MỤC TIÊU: + Phân biệt được sự dẫn điện không tự lực và sưu dẫn điện tự lực trong chất khí. + Phân biệt được hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng trong không khí là hồ quang điện và tia lửa điện. + Trình bày được các ứng dụng chính của quá trình phóng điện trong chất khí. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: Chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm để làm các thí nghiệm. 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm dòng điện trong các môi trường, là dòng các điện tích chuyển động có hướng. III. HOAT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1.Ổn định lớp : Sĩ số : ............ 2.Kiểm tra bài cũ Tiết 1 Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Nêu loại hạt tải điện trong chất điện phân, nguyên nhân tạo ra chúng và bản chất của dòng điện trong chất điện phân. 3. Bài mới : Hoạt động 2 (8 phút) : Tìm hiểu tính cách điện của chất khí. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh nêu cơ sở để khẵng định chất khí là môi trường cách điện. Yêu cầu học sinh thực hiện C1. Giải thích tại sao chất khí là môi trường cách điện. Thực hiện C1. I. Chất khí là môi trường cách điện Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có các hạt tải điện. Hoạt động 3 (12 phút) : Tìm hiểu sự dẫn điện trong chất khí trong điều kiện thường. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Vẽ hình 15.2. Trình bày thí nghiệm. Yêu cầu học sinh thực hiện C2. Yêu cầu học sinh cho biết khi nào thì chất khí dẫn điện. Vẽ hình. Ghi nhận các kết quả thí nghiệm. Thực hiện C2. Cho biết khi nào thì chất khí dẫn điện. II. Sự dẫn điện trong chất khí trong điều kiện thường Thí nghiệm cho thấy: + Trong chất khí cũng có nhưng rất ít các hạt tải điện. + Khi dùng ngọn đèn ga để đốt nóng chất khí hoặc chiếu vào chất khí chùm bức xạ tử ngoại thì trong chất khí xuất hiện các hạt tải điện. Khi đó chất khí có khả năng dẫn điện. Hoạt động 4 (20 phút) : Tìm hiểu bản chất dòng điện trong chất khí. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu tác nhân ion hoá và sự ion hoá chất khí. Yêu cầu học sinh nêu hiện tượng xảy ra đối với khối khí đã bị ion hoá khi chưa có và khi có điện trường. Yêu cầu học sinh nêu bản chất dòng điện trong chất khí. Yêu cầu học sinh nêu hiện tượng xảy ra trong khối khí khi mất tác nhân ion hoá. Giới thiệu đường đặc trưg V – A của dòng điện trong chất khí. Yêu cầu học sinh thực hiện C3. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm sự dẫn điện không tự lực. Yêu cầu học sinh giải thích tại sao dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm. Giới thiệu hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí. Ghi nhận khái niệm. Nêu hiện tượng xảy ra đối với khối khí đã bị ion hoá khi chưa có và khi có điện trường. Nêu bản chất dòng điện trong chất khí. Nêu hiện tượng xảy ra trong khối khí khi mất tác nhân ion hoá. Ghi nhận khái niệm. Thực hiện C3. Nêu khái niệm sự dẫn điện không tự lực. Giải thích tại sao dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm. Ghi nhận hiện tượng III. Bản chất dòng điện trong chất khí 1. Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá Ngọn lửa ga, tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân trong thí nghiệm trên được 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 do. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường. Khi mất tác nhân ion hóa, các ion dương, ion âm, và electron trao đổi điện tích với nhau hoặc với điện cực để trở thành các phân tử khí trung hoà, nên chất khí trở thành không dẫn điện, 2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí Quá trình dẫn điện của chất khí nhờ có tác nhân ion hoá gọi là quá trình dẫn điện không tự lực. Nó chỉ tồn tại khi ta tạo ra hạt tải điện trong khối khí giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng việc tạo ra hạt tải điện. Quá trình dẫn diện không tự lực không tuân theo định luật Ôm. 3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực Khi dùng nguồn điện áp lớn để tạo ra sự phóng diện trong chất khí, ta thấy có hiện tượng nhân số hạt tải điện. Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện. Tiết 2 Hoạt động 5 (15 phút) : Tìm hiểu quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu quá trình phóng điện tự lực. Giới thiệu các cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí. Ghi nhận khái niệm. Ghi nhận các cách để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí. IV. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực Quá trình phóng điện tự lực trong chất khí là quá trình phóng điện vẫn tiếp tục giữ được khi không còn tác nhân ion hoá tác động từ bên ngoài. Có bốn cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí: 1. Dòng điện qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao, khiến phân tử khí bị ion hoá. 2. Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí bị ion hoá ngay khi nhiệt độ thấp. 3. Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra electron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt electron. 4. Catôt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào làm bật electron khỏi catôt trở thành hạt tải điện. Hoạt động 6 (15 phút) : Tìm hiểu tia lữa điện và điều kiện tạo ra tia lữa điện. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu tia lữa điện. Giới thiệu điều kiện để tạo ra tia lữa điện. Ghi nhận khái niệm. Ghi nhận điều kiện để tạo ra tia lữa điện. V. Tia lữa điện và điều kiện tạo ra tia lữa điện 1. Định nghĩa Tia lữa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do. 2. Điều kiện để tạo ra tia lữa điện Hiệu điện thế U(V) Khoảng cách giữa 2 cực (mm) Cực phẵng Mũi nhọn 20 000 6,1 15,5 40 000 13,7 45,5 100 000 36,7 220 200 000 75,3 410 300 000 114 600 3. Ứng dụng Dùng để đốt hỗn hợp xăng không khí trong động cơ xăng. Giải thích hiện tượng sét trong tự nhiên. Hoạt động 7 (10 phút) : Tìm hiểu hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Cho học sinh mô tả việc hàn điện. Giới thiệu hồ quang điện. Yêu cầu hs nêu các hiện tượng kèm theo khi có hồ quang.điện. Giới thiệu điều kiện để có hồ quang điện. Yêu cầu học sinh nêu các ứng dụng của hồ quang điện. Mô tả việc hàn điện. Ghi nhận khái niệm. Nêu các hiện tượng kèm theo khi có hồ quang.điện. Ghi nhận điều kiện để có hồ quang điện. Nêu các ứng dụng của hồ quang điện. VI. Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện 1. Định nghĩa 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 kèn theo toả nhiện và toả sáng rất mạnh. 2. Điều kiện tạo ra hồ quang điện Dòng điện qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catôt để catôt phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt electron. 3. Ứng dụng Hồ quang diện có nhiều ứng dụng như hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu, Hoạt động 8 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập từ 6 đến 9 trang 93 sgk. Tóm tắt những kiến thức cơ bản. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY