Giáo án Vật lý 11 - Chương trình chuẩn - Tiết 31: Dòng điện trong chân không

Ngày soạn: 5.12.07 Tiết 31 Dòng điện trong chân không I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Hiểu được bản chất và tính chất dòng điện trong chân không, hiểu được đường đặc tuyến Vôn – Ampe của dòng điện trong chân không. - Trình bày được cấu tạo và tính chất cơ bản của Điốt chân không. - Nêu được bản chất và những ứng dụng của tia catốt. 2. Kỹ năng: Vận dụng tính chất của tia catốt để giải thích tóm tắt hoạt động của ống phóng điện tử và đèn hình. II. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh: 1. Giáo viên: - Tìm hiểu lại các kiến thức về khí thực, quãng đường tự do trung bình của phân tử, quan hệ giữa áp suất với mật độ phân tử và quãng đường tự do trung bình, - Chuẩn bị các hình vẽ trong SGK trên giấy khổ to. - Sưu tầm đèn hình cũ để làm giáo cụ trực quan. 2. Học sinh: Ôn lại khái niệm dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt tải điện. III. Phương pháp giảng dạy: Phương pháp đàm thoại và nêu vấn đề kết hợp với việc đọc SGK của HS. IV. Tiến trình bài dạy: 1. ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: (4’) Ôn tập kiến thức cũ phục vụ cho việc tiếp cận và chiếm lĩnh kiến thức mới. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Giữa sự phóng tia lửa điện và hò quag điện có sự khác nhau cơ bản gì về điều kiện xuất hiện? Trình bày ứng dụng của tia lửa điện và hồ quang điện? 2. Môi trường như thế nào được coi là môi trường chân không? Thử đoán xem môi trường chân không có dẫn điện không? Tại sao? - Cá nhân lên bảng trả lời câu hỏi. - Các học sinh khác theo dõi và nhận xét phần trả lời của bạn. - Cá nhân đứng tại chỗ trả lời. 3. Giảng bài mới: ĐVĐ (2’): Vì không có hạt tải điện nên môi trường chân không không dẫn điện, vậy muốn môi trường này dẫn điện thì ta phải làm thế nào? Tại sao lại cần phải có dòng điện trong chân không? Chúng ta sẽ tìm hiểu vấn đề này trong bài học hôm nay. Hoạt động 1 (18’): Cách tạo ra dòng điện trong chân không. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Giới thiệu thí nghiệm hình 16.1-SGK (T95). ? Nêu cách để tạo ra dòng điện trong chân không? ? Hạt tải điện trong chân không là loại hạt nào? ? Bản chất của dòng điện trong chân không là gì? ? Dựa vào đồ thị biểu diễn I theo UAK và kết hợp với đọc SGK, hãy nêu các đặc điểm của dòng điện trong chân không? Giải thích vì sao? ? Y/c HS hoàn thành C1- SGK ? Dựa vào sơ đồ thí nghiệm hình 16.1-SGK, hãy nêu cấu tạo của đi ốt chân không? ? Điốt chân không có tính chất gì? Giải thích. - Đọc SGK và theo dõi theo sự hướng dẫn của GV. - Cá nhân trả lời - Hạt tải điện trong chân không là các êlêctron. - Cá nhân trả lời. - Thảo luận theo nhóm. - Cá nhân trả lời: 20mA - Thảo luận chung toàn lớp. - Cá nhân trả lời. I . Cách tạo ra dòng điện trong chân không: 1. Thí nghiệm: - Chân không không có hạt tải điện. Để tạo ra dòng điện trong chân không người ta phải đưa hạt tải điện vào trong đó, thường là dòng êlectron phát xạ ra từ catốt bị nung nóng. 2. Bản chất của dòng điện trong chân không: - Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron được đưa vào khoảng chân không đó. 3. Đặc điểm của dòng điện trong chân không: - Dòng điện trong chân không không tuân theo định luật Ôm vì: Ban đầu U tăng thì I tăng, sau đó U lớn hơn một giá trị nhất định nào đó thì I không tăng nữa ị I bão hoà. - Dòng điện trong chân không chủ yếu theo một chiều từ Anốt sang catốt vì: Khi UAK 0 dòng điện mới tăng nhanh theo UAK rồi đạt giá trị bão hoà. 4. Cấu tạo và tính chất của điốt chân không: - Cấu tạo: gồm có một catốt được đốt nóng bằng dòng điện và một anốt đặt trong một bóng thuỷ tinh đã rút chân không. - Tính chất: điốt chân không có tính chỉnh lưu vì nó chỉ co dòng điện chủ yếu đi theo chiều từ anốt sang catốt. Hoạt động 2 (14’): Tia catốt. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Y/c HS đọc SGK để tìm hiểu thí nghiệm tạo ra dòng điện trong chân không bằng cách rút dần khí trong ống. ? Tại sao khi phóng điện qua khí ở áp suất thấp lại sinh ra tia catốt. ? Y/c HS hoàn thành câu C2, C3 – SGK - Y/c HS đọc SGK để tìm hiểu các tính chất, bản chất của tia catốt. - Y/c HS đọc SGK để tìm hiểu các ứng dụng của tia catốt. ? Súng êlectron tạo ra tia catốt theo nguyên tắc nào? - Từng cá nhân đọc SGK để tìm hiểu điều kiện sinh ra tia catốt và trả lời C2, C3. + C2: Vì quãng đường bay tư do của ion dương nhỏ, năng lượng nó nhận trong quãng đường này không đủ để khi nó đập vào catốt có thể làm bật êlectron. + C3: Vì khi chân không cao, e bay từ K đến A không va chạm với phân tử khí để ion hoá nó thnàh ion dương và e. Không có ion dương nên không thể làm catốt phát ra e, do đó không có quá trình phóng điện tự lực. - HS đọc SGK rồi thảo luận chung toàn lớp và trình bày các tính chất và nêu bản chất của tia catốt. - Đọc SGK rồi nêu các ứng dụng của tia catốt. - Cá nhân trả lời: dùng anốt là một ống rỗng ở điện áp dương để tăng tốc các êlectron phát ra từ catốt bằng hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron. II. Tia catốt: 1. Thí nghiệm: - Khi áp suất khá thấp đa số êlectron có thể bay tự do trong ống phóng điện mà không va chạm với phân tử khí ị sinh ra tia catốt. 2. Tính chất của tia catốt: - Phát ra theo phương vuông góc với bề mặt catốt. Gặp một vật cản nó bị chặn lại và làm vật đó tích điện âm. - Nó mang năng lượng lớn: làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh thể, làm kim loại phát ra tia X, làm nóng các vật mà nó rọi vào và tác dụng lực lên các vật đó. - Từ trường làm tia catốt lệch theo hướng vuông góc với phương lan truyền và phương của từ trường. - Điện trường làm tia catốt lệch theo chiều ngược với chiều của điện trường. 3. Bản chất của tia catốt: Tia catốt thực chất là dòng êlectron phát ra từ ongost và bay tự do trong ống thí nghiệm. 4. ứng dụng: - Làm ống phóng điện tử và đèn hình. - Tạo ra tia X, làm kính hiển vi điện tử. 4. Củng cố: (5’) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của HS - Y/c HS trả lời vào phiếu học tập sau: 1. Bản chất dũng điện trong chõn khụng là A. Dũng chuyển dời cú hướng của cỏc electron được đưa vào. B. dũng chuyển dời cú hướng của cỏc ion dương. C. dũng chuyển dời cú hướng của cỏc ion õm. D. dũng chuyển dời cú hướng của cỏc proton. 2. Cỏc electron trong đốn diod chõn khụng cú được do A. cỏc electron được phúng qua vỏ thủy tinh vào bờn trong. B. đẩy vào từ một đường ống. C. catod bị đốt núng phỏt ra. D. anod bị đốt núng phỏt ra. 3. Khi tăng hiệu điện thế hai đầu đốn diod qua một giỏ trị đủ lớn thỡ dũng điện qua đốn đạt giỏ trị bóo hũa ( khụng tăng nữa dự U tăng) vỡ A. lực điện tỏc dụng lờn electron khụng tăng được nữa. B. catod sẽ hết electron để phỏt xạ ra. C. số electron phỏt xạ ra đều về hết anốt. D. anod khụng thể nhận thờm electron nữa. 4. Đường đặc trưng vụn – ampe của điụt là đường A. thẳng. B. parabol. C. hỡnh sin. D. phần đầu dốc lờn, phần sau nằm ngang. 5. Tớnh chỉnh lưu của đốn diod là tớnh chất A. cho dũng điện chạy qua chõn khụng. B. cường độ dũng điện khụng tỉ lệ thuận với hiệu điện thế. C. chỉ cho dũng điện chạy qua theo một chiều. D. dũng điện cú thể đạt được giỏ trị bóo hũa. 6. Tia catod khụng cú đặc điểm nào sau đõy? A. phỏt ra theo phương vuụng gúc với bề mặt catod; B. cú thể làm đen phim ảnh; C. làm phỏt quang một số tinh thể; D. khụng bị lệch hướng trong điện trường và từ trường. 7. Bản chất của tia catod là A. dũng electron phỏt ra từ catod của đốn chõn khụng. B. dũng proton phỏt ra từ anod của đốn chõn khụng. C. dũng ion dương trong đốn chõn khụng. D. dũng ion õm trong đốn chõn khụng. 8. Ứng dụng nào sau đõy là của tia catod? A. đốn hỡnh tivi; B. dõy mai – xo trong ấm điện; C. hàn điện; D. buzi đỏnh lửa. - Kết quả: 1A, 2C, 3C, 4D, 5C, 6D, 7A, 8A. - Các cá nhân độc lập suy nghĩ và trả lời các câu hỏi. 5. Hướng dẫn về nhà: (2’) - Làm bài tập: 8, 9, 10, 11 (T99 – SGK) V. Rút kinh nghiệm: . . . . . . .