Giáo án Vật lý 11 - Tiết 33, 34 - Dòng điện trong chất khí

TIẾT 33,34: : DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ (2 tiết) I/ MỤC TIÊU Nêu được bản chất dòng điện trong chất khí. Nêu được điều kiện tạo ra tia lửa điện. Nêu được điều kiện tạo ra hồ quang điện và ứng dụng của hồ quang điện. Phân biệt được sự dẫn điện tự lực và không tự lực trong chất khí. Phân biệt được hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng trong chất khí là hồ quang điện và tia lửa điện. II/ CHUẨN BỊ ĐỒ DÙNG DẠY HỌC Bộ thí nghiệm về phóng điện trong chất khí ở các áp suất khác nhau. III/ PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC DẠY HỌC Phương pháp đối thoại. Phương pháp thuyết trình. IV/ TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 :Kiểm tra bài cũ : 1/Hãy nêu bản chất dòng điện trong chân không. Bài mới :ĐẶT VẤN ĐỀ Hai bài trước, ta đã xem xét dòng điện trong kim loại và trong chất điện phân. Hôm nay chúng ta sẽ tiếp tục xem xét dòng điện trong chất khí. HOẠT ĐỘNG 2 : SỰ PHÓNG ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung 1.hướng dẫn học sinh quan sát thí nghiệm, gợi ý qua một số câu hỏi sau : *hai lá nhôm kim loại như thế nào ? * hai lá nhôm khép lại chứng tỏ điều gì ? * nguyên nhân nào điện tích giảm dần ? 2.có thể thiết kế TN ảo , giúp học sinh nắm bài nhanh hơn. 3.ta có thề hiểu rõ hơn về tác nhân ion hoá ở phầ III. 1.tiến hành thí nghiệm hình 15.1, rút ra kết luận. *xoè ra rồi từ từ khép lại. *điện tích trữ trong điện nghiệm giảm dần. *do không khí 2.nghiên cứu thí nghiện 15.2 ở sách giáo khoa. Trả lời C2 / Sự phóng điện trong chất khí “ a/Thi nghiệm :. Như sơ đồ Thí nghiệm về sự phóng điện trong không khí b/ Kết quả TN: +Bt, Chất khí (k khí ) là điện môi +Đốt nóng : K khí dẫn điện Có dòng điện từ bản nầy sang bản kia Các tác nhân ion hoá (ngọn lửa gas, bức xạ của đèn thuỷ ngân, tia tử ngoại..) làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí HOẠT ĐỘNG 4 : BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung *Đọc sgk để nám được quá trình ion hoá, dđ không tự lực. +các tác nhân ion hoá có năng lương cao. + là sự tác các phân tử khí trung hoà thành ion + và electron tự do. + phân tử khí trung hoà bị tách electron tự do. + phân tử khí trung hoà nhận electron tự do. + là các hạt tích điện : ion+ và ion- *Đọc sgk để hiểu hiện tượng nhân số hạt tải điện xảy ra ntn. *Giúp học sinh nhớ quá trình ion hoá với nhung câu hỏi sau : +nhờ đâu mà các tác nhân ion hoá có thể ion hoá chất khí ? +thế nào là ion hoá chất khí ? +sự tạo thành ion+ ntn ? +sự tạo thành ion- ntn ? +hạt tải điện trong chất khí là hạt nào ? * quá trình dẫn điện như trên gọi là quá trình dẫn điện không tự lực. 2/ BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ e- e- e- e- a) c) d) Sự ion hóa chất khí và sự tái hợp *Bt : Khí là điện môi * Khi nung nóng :..ion hóa chất khí nhờ tác nhân ion hóa nên trong chất khí có hạt mang điện tự do là electron ,ion dương và ion âm *Vậy :Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiếu điện trường. cac hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh ra. *Quá trình dẫn điện không tự lực chỉ tồn tại khi tạo ra hạt tải điện trong khối khí giữa hai bản tụ và biến mất khi ta ngừng tạo ra các hạt tải điện. *Khi dùng nguồn điện áp lớn đề tạo ra sự dẫn điện trong chất khí, ta thấy có hiện tượng nhân số hạt tải điện. HOẠT ĐỘNG 5 : sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung Vẽ đồ thị và đặt câu hỏi cho hs So sánh quá trình dẫn điện tự lực và quá trình dẫn điện không tự lực . Đọc sgk. Quan sát đồ thị và trả lời 3. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế * Khảo sát ; ta thấy : I thay đổi theo U như đồ thị : Lúc đầu : U tăng thì I tăng ; U Uc : I tăng vọt Do có nhiều hạt mang điện hạt mang điện do va chạm Có sự phóng điện tự lực trong chất khí (quá trình phóng điện vẫn tiếp tục giữ được khi không còn tác nhân ion hoá.) HOẠT ĐỘNG 6 : Các dạng phóng điện ở điều kiện áp suất thường Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung Thảo luận, trả lời cau hỏi của gv. + khi điện trường lớn, khoảng 3.106 V/m +không có hình dạng nhất định, thường là ngoằn ngèo. +do ion hoá do va chạm +sét +do sự phóng điện giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa các đám mây tích điên với mặt đất. +do áp suất tăng đột ngột + làm cột thu lôi. Thảo luận, trả lời cau hỏi của gv. +rất nhỏ, chỉ khoảng 40- 50V + catốt được nung nóng đến nhiệt độ cao để phát xạ được electron và một hiệu điện thế cao để làm mồi cho quá trình phóng điện xảy ra. +hàn kim lại đèn chiếu sáng,luyện kim Một số câu hỏi : +khi nào xuất hiện tia lửa điện? +hình dạng của tia lửa điện ? +nguyên nhân của sự phóng điện thành tia ? +hiện tượng tia lưa điện mà em thường gặp ? +nguyên nhân gây ra sét ? +tại sao có sét lại kèm theo tiếng nổ ? +cách phòng chống tác hại của sét. +ta hãy tiêp tục xem xét quá trình dẫn điện tự lực thường gặp nhất trong thực tế +để toạ ra hiện tựong hồ quang điện, ta cần một hiệu điện thế lớn hay nhỏ ? +điều kiện để tạo ra hồ quang điện. +ứng dụng của hồ quang điện trong kĩ thuật. 4 . Các dạng phóng điện ở điều kiện áp suất thường : a.Tia lửa điện : Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành trong chất khí khi có điện truờng đủ mạnh để làm ion hoá chất khí. b.Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành khi dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catot để nó phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt electron. * Các đặc điểm HOẠT ĐỘNG 7 : 5..Sự phóng điện trong khí ở áp suất thấp. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nội dung Nêu cách phóng điện thành miền Nêu một số câu hỏi : Trả lời sau khi xem sách 5.Sự phóng điện trong khí ở áp suất thấp. Thí nghiệm Ong thuỷ tinh có hai điện cực bằng kim loại Bơm hút chân không để làm giảm áp suất trong ống. Kết quả thí nghiệm Khi p khoảng 1 – 0,01 mmHg và hiệu điện thế giữa hai điện cực vào khoảng vài trăm vôn: + Phần bề mặt catot có một miền tối : miền tối catốt, phần còn lại của ống đến anốt có một cột sáng : cột sáng anốt. Có sự phóng điện thành miền. -khi p khoảng 0,01 đến 0,001mmHg : Ống không sáng và (sgk) Khi p ống khoảng 0,01 – 0,001 mmHg, miền tối catot chiếm đầy ống , các e bức ra từ catot chuyển động đến anốt mà không va chạm với các phân tử khí trong ống. Dòng e phát ra từ catot chuyển động với vận tốc lớn gọi là tia catot lạnh – tia âm cực. Sự phóng điện thành miền được ứng dụng để tạo ra nguồn sáng gọi là đèn ống. Màu sắc ánh sáng do đèn ống phát ra phụ thuộc vào bản chất của chất khí có trong ống. V/ CỦNG CỐ Trắc nghiệm : 1.bản chất dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của : a. các electron tự do b.ion dương c. ion âm d.electron và các ion 2.để tạo ra sự ion hoá chất khí, tác nhân ion hoá có thể là : a. dùng tia tử ngoại tác dụng vào môi trường khí b. dùng tia lửa nung nóng các chất khí. c. dùng tia Rơghen tác dụng vào môi trường khí d.cả a,b,c đúng. 3. sự phóng tia lửa điện trong không khí : a. không có hình dạng nhất định b.thường tạo ra tiếng nổ c. sinh ra ozon có mùi khét. d. cả a,b,c đúng 4. sét là tia lửa điện khổng lồ phát sinh do sự phóng điện giữa : a.hai thanh than có hiệu điện thế khoảng 40 – 50V ; b.đám mây tích điện với mặt đất c.hai đám mây tích điện trái dấu nhau ; d. cả b và c 5. trong quá trình tạo ra hồ quang điện giữa hai thanh than thì : a. phần lớn ánh sáng chói phát ra từ hai đầu của các thanh than. b. cực dương bị ăn mòn và hơi bị lỏm vào. c.cường độ dòng điện có thể đạt tới hàng chục ampe ; d. cả a,b,c đúng VI/ BÀI TẬP VỀ NHÀ Bài tập ở sgk và sbt