Giáo án Vật lý 11 CB - GV: Hoàng Hải Hà - Tiết 30 - Dòng điện trong chất khí (t2)

Tiết 30 Ngày soạn: 02/12/2008 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ (T2) A. Mục tiêu 1. Kiến thức Hiểu được thế nào là tia lửa điện, điều kiện tạo ra tia lửa điện, và ứng dụng của nó trong thực tế. Hiểu được thế nào là hồ quang điện, điều kiện tạo ra hồ quang điện, và ứng dụng của nó trong thực tế. 2. Kĩ năng Giải thích được một số ứng dụng trong thực tế của hiện tượng phóng điện trong chất khí. Phân biệt được quá trình dẫn điện tự lực và không tự lực trong chất khí. 3. Thái độ Độc lập, chủ động trong học tập, nghiên cứu. Tích hợp Gd môi trường. B. Phương pháp giảng dạy: Phát vấn đàm thoại, thảo luận nhóm. C. Chuẩn bị giáo cụ 1. Giáo viên: Tranh nhà bác học Fraklin, phim về tia lửa điện, hồ quang điện. 2. Học sinh: Chuẩn bị theo yêu cầu của GV. D. Tiến trình bài dạy 1. Ổn định lớp - Kiểm tra sĩ số 2. Kiểm tra bài cũ Bản chất của dòng điện trong chất khí? So sánh với dòng điện trong kim loại và trong chất điện phân? Quá trình dẫn điện không tự lực là gì? Thế nào là hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình dẫn điện không tự lực? Phân tích? 3. Nội dung bài mới a. Đặt vấn đề Trong các trận mưa giông, thường có sấm sét. Vậy sét được hình thành như thế nào? Điều kiện để có sét? Để tránh tác hại của sét ta làm thế nào? Và tác dụng của các trận mưa giông trong đời sống là gì? b. Triển khai bài dạy HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Tìm hiểu về quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực GV: Hãy định nghĩa quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí? HS: Trả lời. GV: So sánh quá trình dẫn điện tự lực và quá trình dẫn điện không tự lực trong chất khí? HS: Trả lời. GV: Điều kiện tạo ra quá trình dẫn điện không tự lực trong chất khí là gì? HS: Trả lời. GV: Hãy nêu các cách để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí? HS: Trả lời. IV. QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC TRONG CHẤT KHÍ VÀ ĐK ĐỂ TẠO RA QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TỰ LỰC * Định nghĩa: Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì, không cần ta chủ động tạo ra các hạt tải điện, gọi là quá trình dẫn điện (phóng điện) tự lực * Điều kiện tạo ra quá trình dẫn điện tự lực: hệ gồm chất khí và điện cực phải tự tạo ra các hạt tải điện mới để bù lại số hạt tải điện đã đi đến điện cực và biến mất. * Có 4 cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí: - Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao, khiến phân tử khí bị ion hóa. - Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí bị ion hóa ngay ở nhiệt độ thấp. - Catốt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra eletron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt electron. - Catốt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào, làm bật các electron ra khỏi catốt, trở thành hạt tải điện. Hoạt động 2: Tìm hiểu về tia lửa điện GV: Chia hs thành 2 nhóm, thảo luận. GV: Chiếu đoạn phim về hiện tượng tia lửa điện và hồ quang, yêu cầu 2 nhóm quan sát, sau đó trả lời các câu hỏi. Nhóm 1: Tia lửa điện - Định nghĩa. - Điều kiện tạo ra tia lửa điện. - Ứng dụng. HS: Thảo luận nhóm trả lời. GV: Bổ sung các kiên thức mà hs còn thiếu. GV: Giới thiệu đôi nét về nhà bác học Franklin và công trình nghiên cứu cột chống sét của ông. HS: Nghe. Hoàn thành câu C5. GV: Vì sao sau những trận mưa giông, kèm theo sấm sét, cây cối lại tốt tươi, không khí lại trong lành. HS: Trả lời. GV: Rút ra kết luận. Từ đó tích hợp gd môi trường cho hs. V. TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 1. Định nghĩa Tia lửa 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 electrôn tự do. 2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện Điện trường đạt đến giá trị ngưỡng vào khoảng 3.106 V/m. Hieäu ñieän theá U(V) Khoaûng caùch giöõa 2 cöïc (mm) Cöïc phaüng Muõi nhoïn 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 - Để đốt hỗn hợp xăng – không khí trong động cơ xăng (bugi). - Giải thích hiện tượng sét trong tự nhiên. Hoạt động 3: Tìm hiểu về hồ quang điện Nhóm 2: Hồ quang điện - Định nghĩa. - Điều kiện tạo ra hồ quang. - Ứng dụng. HS: Thảo luận trả lời. GV: Bổ sung các kiến thức mà hs còn thiếu. HS: Nghe và ghi nhớ. GV: Giải thích thêm về hiện tượng hoả hoạn xảy ra trong nhà cũng được giải thích bằng hiện tượng hồ quang. HS: Nghe, từ đó có ý thức phòng tránh tai nạn. 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 xãy 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 toả nhiệt và phát sáng rất mạnh 2. Điều kiện tạo ra hồ quang điện - Ban đầu: Phải làm cho 2 điện cực nóng đỏ đến mức có thể phát ra một lượng lớn electron bằng sự phát xạ nhiệt electron. - Sau đó, tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để ion hoá chất khí, tạo ra tia lửa điện giữa hai điện cực. - Khi có tia lửa điện, quá trình phóng điện vẫn tiếp tục duy trì, mặc dù ta giảm hiệu điện thế giữa hai điện cực đến giá trị không lớn. Tạo ra một cung sáng chói, gọi là hồ quang điện. - ion dương đến catốt và truyền năng lượng cho catốt, làm cho catốt duy trì được trạng thái nóng đỏ, có khả năng phát xạ nhiệt e-. - e- đến anốt với số lượng lớn, truyền năng lượng cho anốt, khiến nhiệt độ cực này lên đến 3500 0C, → anốt thường lõm xuống. 3. Ứng dụng - Hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu. 4. Củng cố - Trình bày nguyên nhân gây ra hiện tượng hồ quang điện và tia lửa điện. 5. Dặn dò - Học bài cũ, làm các bài tập ở sgk. - Chuẩn bị bài mới: Dòng điện trong chân không: + Bản chất của dòng điện trong chân không. + Định nghĩa tia catốt, tính chất của tia catốt.