Giáo án Vật lý 11 - Bài 15 - Dòng điện trong chất khí

Bài15: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Ngày : Số Tiết : PPCT: Mục tiêu 1. Về kiến thức Nêu được bản chất dòng điện trong chất khí. Nêu được nguyên nhân chất khí dẫn điện. Nêu ra được cách tạo ra hạt tải điện trong quá trình dẫn điện không tự lực. Trả lời được câu hỏi: tia lửa điện là gì? Điều kiện để tạo ra tia lửa điện và ứng dụng Trả lời được câu hỏi: Hồ quang điện là gì ? điều kiện để tạo ra hồ quang điện và ứng dụng. 2. Về kĩ năng: Nhận ra các hiện tượng phóng điện trong chất khí. Phân biệt được tia lửa điện và hồ quang điện. Chuẩn bị: Giáo viên: Điện nghiệm, mô hình buzi xe máy. Máy phát tĩnh điện ( cho Hs thấy hình dạng của tia lửa điện ở những khoảng cách khác nhau), thí nghiệm về dòng điện trong chất khí (hình 15.2) Các tranh ảnh về hồ quang điện, sấm sét. Học sinh: Đọc và soạn bài cẩn thận, chuẩn bị các câu hỏi thắc mắc nếu có. III. Tiến trình dạy học Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ: (phút) Nêu và so sánh bản chất dòng điện trong kim loại và trong chất điện phân. Hiện tượng cực dương tan là gì? ứng dụng của hiện tượng này dùng để làm gì? Giới thiệu bài mới: Chất khí ở điều kiện bình thường không dẫn điện? Vậy nếu muốn cho chất khí dẫn điện thì ta phải làm như thế nào? Tia lửa điện là gì? Thế nào là hàn hồ quang? Nội dung bài học : Bài 15 : DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Chất khí là môi trường cách điện: Các phân tử khí đều ở trạng thái trung hòa điện à trong chất khí không có hạt tải điện. Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường: Bản chất của dòng điện trong chất khí: Bản chất : Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron ngược chiều điện trường. các hạt tải điện này do chất khí bị ion hóa tạo ra. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí Là quá trình phóng điện chỉ tồn tại khi ta tạo ra các hạt tải điện trong khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng việc tạo ra các hạt tải điệnà quá trình này không tuân theo định luật Ohm. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực: Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gây ra. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực: Định nghĩa: Cách để dòng điện tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí: Tia lửa điện và điều kiên tạo ra tia lửa điện: Định nghĩa : Ứng dụng: Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện Định nghĩa: Ứng dụng: 5. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1:(.. phút). “ Tìm hiểu vì sao chất khí là môi trường cách điện ” Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨Theo em không khí có dẫn điện không?- Hãy cho một vài ví dụ chứng minh? ¨ nêu câu hỏi C1 ¨Từ khẳng định trên có thể kết luận gì đối với chất khí ? thế nào là trạng thái trung hòa điện O Không O trả lời câu C1 (các thiết bị sẽ bị nối tắt) O Chất khí không tải điện, trong chất khí không có hạt tải điện Hoạt động 2:(phút) Tìm hiểu sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨ Đặt vấn đề : với TN thực tế bằng điện nghiệm (hình 15.1 SGK): Hai lá kim loại xoè ra và tiếp tục quan sát thấy góc giữa 2 lá kim loại của điện nghiệm giảm dần theo t vì sao có hiện tượng này ? (GV đọc kỹ trang 113 SGV để giải thích rõ cho HS) ¨ Có mâu thuẫn không khi nói điện truyền qua không khí (chất khí) ở điều kiện thường.... vì không khí là môi trường cách điện ? ¨ Để khẳng định đúng, sai ta nghiên cứu sơ đồ TN 15.2 SGK và tiến hành làm thí nghiệm kiểm chứng ¨ nêu câu C2 O Điện đã truyền qua không khí ở điều kiện thường đến các vật khác làm điện tích trử trong điện nghiệm mất dần.(Trả lời sau khi thực hiện TN) . O hoạt động nhóm và đưa ra các ý kiến O quan sát thí nghiệm và nêu những nhận xét O trả lời câu C2 (các tác nhân ion hóa từ vũ trụ,) Hoạt động3:(. phút). Tìm hiểu bản chất của dòng điện trong chất khí – Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨ Những hạt tải điện trong chất khí gồm những hạt nào? ¨ Trình bày hình 15.3 và yêu cầu Hs tìm hiểu ¨ Người ta gọi ngọn lửa ga, bức xạ của đèn thuỷ ngân trong TN 15.2 là tác nhân ion hoá vì sao? ¨ Em hãy cho biết bản chất của dòng điện trong chất khí ? ¨Người ta phân ra làm 2 loại dẫn điện của chất khí: không tự lực và tự lực các em hãy nêu yếu tố để phân biệt 2 loại dẫn điện này của chấtkhí? ¨ (sự dẫn điện tự lực ta sẽ nói rõ ở hoạt động 5) ¨Dựa vào đặc tuyến vôn-ampe (hình 15.4 SGK) hãy cho biết quá trình dẫn điện không tự lực có tuân theo định luật Ohm? Và trả lời câu C3 O e-, ion dương, ion âm O Tìm hiểu hình 15.3 O Vì chúng chính là nguyên nhân làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí. O Nêu KL về bản chất dòng điện trong chất khí (SGK trang 88) O Qua nghiên cứu trình bày TN 15.2 SGK, quá trình dẫn điện ( phóng điện ) của chất khí xãy ra khi ta tạo ra các hạt tải điện và không còn khi không tạo ra hạt tải điện ( tạo từ vật ngoài ) . Đó là sự dẫn điện không tự lực và ngược lại là sự dẫn điện tự lực. O ở đoạn a b cho thấy khi tăng U đủ lớn I = const = Ib h . Vậy quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo đl Ohm . " e- và ion khí do tác nhân ion hoá sinh ra đều đến được điện cực, không bị tái hợp với nhau ở điện cực, không có quá trình nhân số hạt tải điện Ibh Hoạt động 4: (. phút). Tìm hiểu về hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực. Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨Để chất khí trở nên dẫn điện ngày một tốt hơn người ta làm gì? ¨Thế nào là hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí ? ¨trình bày hình 15.5 và phân tích ¨Sự ion hoá do va chạm Ulớn gây nên sự tăng mật độ hạt tải điện kiểu thác lũ.... & yêu cầu Hs trả lời C4. O Tăng số hạt tải điện trong chất khí, hạt tải điện càng nhiều chất khí càng dẫn điện tốt. ONêu và ghi lại khái niệm hiện tượng nhân số hạt tải điện (trang 88 SGK). O Lắng nghe và trả lời câu C4 (không vì mật độ các hạt tải điện ở các điểm khác nhau không giống nhau) Hoạt động 5:(. phút). Tìm hiểu quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực. Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨Thế nào là quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí? ¨ Hãy nêu điểm giống và khác nhau cơ bản nhất giữa 2 loại dẫn điện tự lực và không tự lực? ¨GV cần nhấn mạnh cho hs rỏ điểm khác nhau. -Quá trình dẫn điện không tự lực cần có tác nhân ion hoá tạo các hạt tải điện ( tác nhân là những vật nằm ngoài hệ ) - Quá trình dẫn điện tự lực thì trong hệ phải tạo ra các hạt tải điện ¨Hãy nêu một số cách tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí? ¨Giới thiệu nghiên cứu 2 loại phóng điện tự lực thường gặp. O Nêu khái niệm về quá trình dẫn điện tự lực (trang 89 SGK) O Nêu so sánh điểm giống và khác nhau cơ bản như ở trang 114 SGV OTrả lời các ý 1; 2; 3; 4 trang 89,90 SGK Hoạt động 6 : (phút).Tìm hiểu về tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện và ứng dụng Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨ Hãy nêu 1 số hiện tượng phóng điện thành tia mà em đã từng biết ? ¨Khi nào có tia lửa điện xuất hiện trong không khí (chất khí ) và tác động như thế nào đến các phân tử trung hoà ? ¨Nói chung điều kiện tạo ra tia lửa điện trong không khí là gì? ¨ trình bày về sấm sét trong tự nhiên ¨Người ta ứng dụng tia lửa điện trong những trường hợp nào? ¨Yêu cầu hs trả lời câu C5? OTia lửa điện tạo ra ở bugi xe, xuất hiện do sét,...(HS thực hiện TN) O (Quan sát hình vẽ) Nêu định nghĩa tia lửa điện (trang 90 SGK ) O Tia lửa điện có thể hình thành trong không khí ở điều kiện thường, khi điện trường đạt đến giá trị vào khoảng 3.106 V/m O Tia lửa điện được dùng phổ biến trong động cơ nổ để đốt hỗn hợp nổ trong xy lanh, gia công các kim loại (sự cắt, khoan lỗ....) O trả lời câu C5 ( vì sét là tia lửa điện thường hay đánh vào các mũi nhọn.) Hoạt động 7 : (. phút). Tìm hiểu về :Hồ quang điện - điều kiện tạo ra hồ quang điện và ứng dụng. Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh ¨Một kiểu phóng điện tự lực khác thường gặp là hồ quang điện. Sự hình thành hồ quang điện ra sao ? đk thế nào? ¨Trình bày cơ chế tạo ra các hạt tải điện trong hồ quang điện ? ¨Người ta ứng dụng sự phóng điện hồ quang trong những trường hợp nào? O Quan sát tranh và nêu định nghĩa hồ quang điện (trang 91 SGK) O nêu ĐK tạo ra hồ quang điện O Trong hồ quang điện sự tạo ra các hạt tải điện là sự phát xạ nhiệt e- và sự ion hoá của khí, hơi kim loại... ở giữa 2 điện cực của kim loại ở anốt. O Ứng dụng trong hàn điện, làm đèn chiếu, đun chảy vật liệu, ứng dụng trong các máy chỉnh lưu thuỷ ngân · Củng cố - dặn dò: (10 phút)(5 phút cho mỗi tiết) 1. Yêu cầu hs trả lời câu hỏi : Tiết 1 : câu 2, câu 6 SGK và chuẩn bị đọc soạn nội dung bài tiết 2 Tiết 2 : câu 3, câu 7 SGK Bản chất dòng điện trong chất khí? Phân biệt giữa sự dẫn điện tự lực và không tự lực trong chất khí? 2. Yêu cầu học sinh chuẩn bị câu hỏi 5 SGK và soạn bài “ Dòng điện trong chân không”