- Giải Vật Lí Lớp 11
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 11 nâng cao
- Giải Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
ngày nay, để tiết kiệm năng lượng điện dùng để thắp sáng, người ta khuyên không nên dùng đèn có dây tóc nóng đó. trong gia đình nên dùng đèn ống, ngoài đường phố thì dùng đèn thuỷ ngân và đèn natri (đèn vàng). các loại đèn này hoạt động theo nguyên lí nào mà lại tiết kiệm điện ?*1. nếu không khí dẫn điện thì: a). mạng điện trong gia đình có an toàn không ? b) ô tô, xe máy có chạy được không ? c) các nhà máy điện sẽ ra sao ?in 15.1 gioc gua hala kinoa caden gamdán theo thogan, chingtod trữ trong diện nghiệm mát da”861- chất khílamôi trưởng cách điênthực tế đời sống cho thấy không khí nói riêng (hay chất khí nói chung) không dẫn điện. vì thế, trên các đường dây tải điện, người ta chỉ dùng các cọc sứ để ngăn không cho điện truyền từ dây dẫn điện vào cột điện, mà không cần làm gì để ngăn điện truyền từ dây này sang dây khác qua không khí. các công tắc điện trong gia đình, khi cắt điện người ta cũng chỉ cần tạo ra một khe không khí rộng khoảng vài milimét giữa hai tiếp điểm là đủ.chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có hạt tải điện.ii – sự dản điên của chất khítrong điêu kiên thưởngthực ra, chất khí không phải tuyệt đối không dẫn điện. tích điện vào một cái điện nghiệm, ta thấy hai lá kim loại của cái điện nghiệm xoè ra. theo dõi góc của hai lá kim loại theo thời gian, ta thấy nó giảm dần, chứng tỏ điện tích trữ trong điện nghiệm mất dần (hình 15.1). một trong các nguyên nhân làm suy giảm điện tích của điện nghiệm là điện đã truyền qua không khí ở điều kiện thường đến các vật khác. để có thể kết luận một cách chính xác hơn, người ta có thể dùng một điện kế rất nhạy để đo trực tiếp dòng điện qua chất khí. hình 15.2 vẽ sơ đồ thí nghiệm để phát hiện và đo dòng điện qua chất khí. a, b là hai bản cực kim loại, * là nguồn điện có suất điện động khoảng vài chục vôn, g là một điện kế nhạy, v là vôn kế, đ là ngọn đèn ga (đặt giữa hai bản cực). chỉnh con chạy của biến trở r để cho vôn kếv chỉ một giá trị nào đấy và quan sát điện kế g, ta thấy: – khi không đốt đèn ga, kim điện kế hầu như chỉ số 0. vậy bình thường chất khí hầu như không dẫn điện, trong chất khí có sẵn rất ít hạt tải điện. – đốt đèn ga, kim điện kế lệch đáng kể khỏi vị trí số 0.- kéo đèn ga ra xa, dùng quạt thổi khí nóng đi qua giữa hai bản cực, kim điện kế vẫn lệch. – tắt đèn, chất khí lại hầu như không dẫn điện. – thay đèn ga bằng đèn thuỷ ngân (tia tử ngoại) và làm thí nghiệm tương tự như trước, ta cũng thấy những kết quả tương tự.từ đó, ta rút ra kết luận là ngọn lửa ga và bức xạ của đèn thuỷ ngân đã làm tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí. “cziii – bản chất dông điên trong chất khí 1.sựion hoá chất khí và tác nhân ion hoángọn lửa ga (nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân trong thí nghiệm trên được gọi là các tác nhân ion hoá. nhờ có năng lượng cao, chúng ion hoá chất khí, tách phân tử khí trung hoà thành ion dương và êlectron tự do. êlectron tự do lại có thể kết hợp với phân tử khí trung hoà thành ion âm (hình 15,3). các hạt tích điện này là hạt tải điện trong chất khí.qua [[nh on hoa do tao nhân ion hoa:a) ban đấu chất khí gốm. các phân tử trung hoa. b) tlatử ngoại làm phân tử biến thanh ion” và e”. c) e két hop vóiphant ion}}}}}} 15.3mạch đo trực tiếp dòng điện qua chất khí bằng điện kế nhạy*(*). vì sao ngay từ lúc chưa đốt đèn ga hoặc chiếu đèn thuỷ ngân, chất khí cũng dẫn điện ít nhiều ? o uu nhỏ u đủ lớn u quá lớn hình 15,4 sự phụ thuộc của i theo u trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất kh|* trong quá trình dẫn điện không tự lực của khí, khi nào dòng điện đạt giá trị bão hoà ?88dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion ảm, các electron ngược chiếu điện trưởng. các hạt tải điện này do chảf khí bị ion hoá sinh ra.khi mất tác nhân ion hoá, các ion dương, ion âm và electron trao đổi điện tích với nhau hoặc với điện cực để trở lại thành các phân tử khí trung hoà, nên chất khí trở thành không dẫn điện.2. ^4 (á trình rlẫra địân leksả 4 ܚܠܐܝܠܐ ܦܐܫ ܚܠܐ -l.quá trình dẫn điện của chất khí mà ta vừa mô tả gọi là quá trình dẩn điện (phóng điện) không tự lực. nó chỉ tồn tại khi ta tạo ra hạt tải điện trong khối khí ở giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng việc tạo ra hạf tải điện.thay đổi hiệu điện thế ugiữa hai bản cực và ghi lại dòng điện i chạy qua chất khí, ta thấy quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật om.đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện i qua chất khí khi phóng điện không tự lực, theo hiệu điện thế u giữa hai điện cực, được vẽ trên hình 15.4. nó có ba đoạn rõ rệt: – đoạn oa : u nhỏ, dòng điện tăng theo u. – đoạn ab : u đủ lớn, dòng điện i đạt giá trị bão hoà. “c8 – đoạn bc : u quá lớn, 1 tăng nhanh khi u tăng. điều đó chứng tỏ, khi hiệu điện thế đã quá lớn, sự tăng hiệu điện thế làm cho điện trở của chất khí giảm, mật độ hạt tải điện tăng. 3. hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lựchiện tượng tăng mật độ hạ[[ải điện trong chát khí do dòng điện chạy qua gảy ra gọi là hiện tulong nhán só hat tai dién,nó diễn ra như sau :những hạt tải điện đầu tiên có trong chất khí là các electron và ion dương do tác nhân ion hoá sinh ra. êlectron kích thước nhỏ hơn ion dương, nên đi được quãng đường dài hơn ion dương trước khi va chạm với một phân tử khí. năng lượng mà êlectron nhận được từ điện trường ngoài e trong quãng đường bay tự do lớn hơn năng lượng mà ion nhận được khoảng 5 + 6 lần. khi điện trường đủ lớn, động năng của êlectron cũng đủ lớn để khi va chạm với phân tử trung hoà thì ion hoá nó, biến nó thành êlectron tự do và ion dương. quá trình diễn ra theo kiểu thác lũ (“tuyết lở”) như đã vẽ trên hình 15,5 làm mật độ hạt tải điện tăng mạnh cho tới khi êlectron đến anôt. chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn, và dòng điện chạy qua chất khí tăng. vì một êlectron ban đầu chỉ sinh ra được một số hữu hạn hạt tải điện trên đường đi đến điện cực, nên tuy dòng điện có tăng nhưng nó vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hoá từ bên ngoài đã sinh ra trong chất khí. “c4iv – quá trinh dản điên tự lực trong chất khí va điêu kiên đê tao ra quá trình dấn điên tự lựcquá trình dẩn điện của chất khí có thể tự duy trì, không cẩn ta chủ động tạo ra hạt tải điện, gọi là quá trình dẩn điện (phóng điện) tự lực.muốn có quá trình dẫn điện tự lực thì trong hệ gồm chất khí và các 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. số hạt tải điện sinh ra ban đầu có thể không nhiều nhưng nhờ quá trình nhân số hạt tải điện đã nói ở trên mà mật độ hạt tải điện tăng mạnh, khiến môi trường trở nên dẫn điện tốt.có bốn cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện mới trong chất khí: 1. dòng điện chạy 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.|- 2——— ܂ ܪ ༠༠ ། – e e e e e e e e e e e e 3 hình 15.5quá trình nhân số hạt tải điện theo kiểu thác lũ (tuyết lở)”cz. khi có quá trình nhân số hạt tải điện thì cường độ điện trường tại các điểm khác nhau ở giữa hai bản cực có giống nhau không ? vi sao ?89 sự hình thành tia lửa điện diễn ra như sau : giả sử giữa hai điện cực a và b có hiệu điện thế u đủ lớn, và điện cực a có một mũi nhọn (hình 15.6), điện trường mạnh nhất ở gần các mũi nhọn, vì thế chất khí ở đấy dễ bị ion hoá nhất (hình 15,6a). nơi chất khí bị ion hoá trở thành môi trường dẫn điện tốt. mũi nhọn tựa như được kéo dài đến hết miền này. nơi chất khí chưa bị ion hoá vẫn còn là môi trường cách điện, nên hiệu điện thế u tập trung ở miền ấy (hình 15,6b). điện trường ở nơi xung yếu nhất trong miền này sẽ tăng vượt giá trị ngưỡng và quá trình phóng điện xảy ra, tạo nên tia lửa điện (hình 15.6c). nếu tia lửa điện hình thành trong không khí, các nguyên tử ôxi có thể kết hợp với nhau thành ôzôn (o), nguyên tử nitơ và ôxi kết hợp với nhau thành nitơ ôxit. các hợp chất này tạo ra mùi khét rất đặc trưng mà trong dân gian hay gọi là “mùi điện”.hình 15,6 qua trình hình thanh tia lửa diện: a) thoạt đau, khi ở gán mũi nhọn bị ion hoa. b). vùng khi bị ion hoa lan rộng ra. c) tĩa lửa diện xuất hiện,903. catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng phát ra êlectron. hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt électron.4. catôt không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào, làm bật êlectron ra khỏi catôt và trở thành hạt tải điện. tuỳ cơ chế sinh hạt tải điện mới trong chất khí mà ta có các kiểu phóng điện tự lực khác nhau. hai kiểu phóng điện tự lực thường gặp nhất là tia lửa điện và hồ quang điện.v – tia lủa điên va điêu kiên tao ratia lủa điên1. định nghĩatia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực [rong chảf khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phán tử khí trung hoà thành ion dương pā ẻlefrom tự do. 2. điều kiện tạo ra tia lửa điệntia lửa điện có thể hình thành trong không khí ở điều kiện thường, khi điện trường đạt đến giá trị ngưỡng vào khoảng 3.10^ v/m. hiệu điện thế đủ để phát sinh tia lửa điện trong không khí giữa hai điện cực dạng khác nhau, ở các khoảng cách khác nhau được ghi trên bảng 15.1.bảng 15.1khoảng cách đánh tia điện hiệu điện thế u (v) cực phăng (mm) mũi nhọn (mm)20000 6.1 15.5 40000 13.7 45.5 1000 36.7 220 200000 75.3 410 300000 114 6003. ứng dụngtĩa lửa điện được dùng phổ biến trong động cơ nổ để đốt hỗn hợp nổ (là hơi xăng lẫn không khí) trong xilanh. bộ phận để tạo ra tia lửa điện là bugi (hình 15,7), thực chất đó chỉ là hai điện cực đặt cách nhau vào cỡ vài phần mười milimét trên một khối sứ cách điện.khi có cơn giông, các đám mây gần mặt đất thường tích điện âm và mặt đất tích điện dương. giữa đám mây và mặt đất có hiệu điện thế lớn. những chỗ nhô cao trên mặt đất giống như những mũi nhọn là nơi có điện trường mạnh nhất. sét là tia lửa điện hình thành giữa đám mây mưa và mặt đất nên thường đánh vào các mô đất cao, ngọn cây… “ovi – hô quang điên va điêu kiên tao ra hô quang điên 1. định nghĩa hổ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chát khí ở áp suát thường hoặc áp suảf tháp đặt giữa hai điện cực có hiệu điện the không lớn. hồ quang điện có thể kèm theo toả nhiệt và toả sáng rất mạnh.2. điều kiện tạo ra hồ quang điệnđể mồi hồ quang điện, thoạt đầu người ta phải làm cho hai điện cực nóng đỏ đến mức có thể phát ra được một lượng lớn êlectron bằng sự phát xạ nhiệt êlectron. sau đó, ta 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 đã có tia lửa điện, quá trình phóng điện tự lực sẽ vẫn tiếp tục duy trì, mặc dù ta giảm hiệu điện thế giữa hai điện cực đến giá trị không lớn. nó tạo ra một cung sáng chói như ngọn lửa nối hai điện cực, mà ta gọi là hồ quang điện (hình 15.8).sứcách điện điệ – điện cực 1 hình 15,7cấu tạo của bugi dùng trong động cơ nổ (ô tô, xe máy)*vì sao khi đi đường gặp mưa giông, sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên những gò đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm dán người xuống đất ?hình 15,8 hổ quang điện91 biến thế hànhình 15,9đèn ống dùng trong gia đình,đèn thuỷ ngân, đèn natri (đènvàng) dùng trong chiếu sáng côngcộng cũng là hồ quang điện sinh ratrong một khối hơi thuỷ ngân hoặcnatri ở áp suất thấp chứa trong một kín.hổ quang điện cũng có thể ngẫu nhiên xảy ra trên các mạng điện cũ ặc lắp đặt không đúng kĩ thuật: nếu hai dây điện không may chạm nhau, khi chúng rời nhau sẽ tạo ra hổ quang điện và đẩy chính là nguyên nhân gây ra nhiều vụ hoả hoạn tại các đô thị.trong hồ quang điện, dòng điện chạy qua chất khí chủ yếu là dòng êlectron đi từ catôt đến anôt, nhưng cũng có một phần là dòng ion dương đi từ anôt đến catôt. khi các ion dương đập vào catôt, chúng truyền cho cực này năng lượng mà chúng đã nhận từ nguồn điện, làm cho catôt duy trì được trạng thái nóng đỏ và có khả năng phát ra các electron (hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron).các electron phát ra với số lượng lớn, đi ngược chiều điện trường đến anôt, truyền cho anôt năng lượng đã nhận từ nguồn điện làm nó nóng lên, nhiệt độ có thể tới trên 3500°c. nhiệt độ này cũng làm cho hầu hết các vật liệu bị nóng chảy, và thậm chí bay hơi, nên anôt thường bị lõm xuống. chất khí trong vùng hồ quang điện ở nhiệt độ rất cao, do đó cũng bị ion hoá và dẫn điện tốt, khiến điện trở của chất khí trong hồ quang điện rất nhỏ.3. ứng dụng hồ quang điện có nhiều ứng dụng như hàn điện, làm đèn chiếu sáng, đun chảy vật liệu,… máy hàn điện là một nguồn điện có điện áp khoảng vài chục vôn, điện trở trong rất nhỏ để có thể sinh đượ dòng điện rất lớn, hàng trăm ampe. một cực của nguồn điện nối vào vật cần hàn, cực kia nối với que hàn (hình 15.9). khi hàn, thoạt đầu người thợ chạm que hàn vào vật cần hàn. mạch điện bị nối tắt, điểm tiếp xúc bị đốt nóng đỏ. sau đó, người ta nhấc que hàn lên một chút. khi que hàn vừa rời khỏi vật cần hàn, dòng điện bị ngắt đột ngột, suất điện động tự cảm (sẽ học trong phần điện từ học) rất lớn, tạo ra tia lửa điện mồi hồ quang điện và hồ quang điện phát sinh.chất khí vốn không dẫn điện. chất khí chỉ dẫn điện khi có hạt tải điện (electron, ion)ܥܬܝl – ܫܶ±aܩ -ܠ ܐܦܝ ܚܬܝܬܝܘ ܒܽ …¬ܧ92êlectron và các ion trong điện trường. tượng nhân số hạt tải điện.khi dùng nguồn điện áp lớn để tạo ra sự phóng điện qua chất khí, ta thấy có hiệnquá trình phóng điện tự lực trong chất khí là quá trình phóng điện vẫn tiếp tục giữബ_ __ ബđủ mạnh để làm ion hoá chất khí.hổ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành khi dòng điện qua chất khí – l ܦ ܫ ܫ ܚܦ- ܫ – ܟ ܦܫ ܦ ܟ – ܕܦ ܬ- ܩ -ܦܫ ܫܠܐ-ܠܐ ܫ- ܩ -ܠܐ- l ܫ ܬ±- ܫ – ܬ ܢܝܠܐ-ܠܐxạ nhiệt êlectron.-câu hởi va bai tâpmô tả thí nghiệm phát hiện, do dòng điện qua chất khí và cách tạo ra hạt tải điện trong chất khí.1234.5.6.. trình bay hiện tượng nhân số hạt tải điện trongquá trình phóng điện qua chất khí.. trình bày nguyên nhân gây ra hồ quang điệnvà tia lửa điện,. vì sao dòng điện trong hồ quang điện lại chủyếu là dòng electron chạy từ catôt đến anôt ? trình bày thao tác hàn diện và giải thích. vì sao phải làm thế.ở Bài tập 6 và 7 dưới đây, phát biểu nào là chính xảo ? dòng điện trong chất khi chỉ có thể là dòng chuyển dời có hướng của a. các êlectron mà ta đưa vào trong chất khí, b. các ion mà ta đưa từ bên ngoài vâ0 trong chất khí, c. các electron và ion mà ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khid, các êlectron và ion được tạo ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.7. hỗ quang điện là quá trình phóng điện tự lựccủa chất khí, hình thành do a. phân tử khi bị điện trường mạnh làm ion hoá. b. catôt bị nung nóng phát ra êlectron. c. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí. d. chất khi bị tác dụng của các tác nhân ion hoá.8. từ bảng 15.1, các em hãy ước tính:a). hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200 m và một ngọn cây cao 10 m. b) hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cực củabug, xe máy khi xe chạy binh thưởng. c) đúng cách xa đường dây điện 120 kw bao nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật, mặc dù ta không chạm vào dây điện.9. cho phóng điện qua chất khi ở áp suất thấp,giữa hai điện cực cách nhau 20 cm. quãng đường bay tự do của electron là 4 cm. cho răng năng lượng mà êlectron nhận được trên quãng đường bay tự do đủ đểion hoá chất khí, hãy tính xem mộtêlectron đưa vào trong chất khi có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện. em có biết ?nguyên tảc hoat đong của đên ốngđèn ống (còn gọi là đèn huỳnh quang) là loại đèn thường dùng để thắp sáng trong nhà. nó được cấu tạo bới một ống thuỷ tinh dài khoảng 0,6 m + 1,2 m, bên trong chứa hơi thuỷ ngân và một loại khí trơ ở áp suất thấp. thành trong của ống thuỷ tinh phủ một lớp bột huỳnh quang có màu trắng, khi bị tia tử ngoại rọi vào thì phát ra ánh sáng trắng. hai đầu đèn là hai sợi dây tóc bằng vonfam, có phủ một loại. ôxít đặc biệt để tăng khả năng phát xạ nhiệt êlectron. vì dây tóc rất mảnh, nên chỉ cần cung cấp cho nó một năng lượng không lớn cũng đủ làm nó nóng đó. mạch mắc đèn ống được vẽ trên hình 15.10. chấn lưu là một cuộn dây có độ tự cảm lớn, nó tạo ra một hiệu điện thế cao để mỗi đèn và đế hạn chế dòng điện. đế mồi đèn người ta dùng một đèn khởi động, thường gọi là “stăcte”. stăcte hoạt động như một công tắc điện tự động ktt : khi có điện, thoạt đầu công tắc ktt nối tắt. khoảng vài giây sau, công tắc ktt sẽ hở mạch. khi bật đèn, công tắc ktt đóng, dòng điện chạy qua hai dây tóc mắc nối tiếp, làm chúng nóng đó và phát êlectron. khi công tắc ktt trong stăcte ngắt điện, thì một dây tóc trở thànhanôt, dây tóc kia thành catôt. suất điện động tự cảm xuất hiện khi mạch điện bị ngắt, tạo ra tia lửa điện giữa anôt và catôt, mỗi cho hồ quang điện phát sinh. dòng điện của quá trình phóng điện hỗquang giữ cho hai dây tóc tiếp tục nóng đỏ. chấn lưu | chẩn | trong mạch điện giữ cho dòng điện không tăng quá cao. trong đèn ống, hơi thuỷ ngân bị ion hoá phát ratia tử ngoại rất mạnh. lớp bột huỳnh quang (màu trắng) tráng bên trong ống, hấp thụ các tia này và phát ra ánh sáng trắng. đèn ống rất sáng nhưng khôngܢܝnóng. nó là loại đèn tiết kiệm năng lượng. ktt а) khi sử dụng, đèn ống thường bị hỏng do một trong て_スhai nguyên nhân sau: stāctea). một trong hai dây tóc bị đứt : khi đó, trong mạch chấn lưukhông có dòng điện nung nóng dây tóc nên không thểtạo ra hồ quang điện. ta có thể nối tắt hai chân dâytóc bị đứt, chỉ sử dụng một dây tóc còn tốt, đèn vẫnhoạt động được bình thường. 圭b) đèn dùng lâu ngày bị “già”, hai đầu ống xám đen: kttđó là do lớp ôxit phú ngoài dây tóc đã bay hết, nên b)dù nóng đó nó cũng không phát ra đủ electron để tạo ဒဲ၏။thành hồ quang điện. hình 15.10khi đèn bị già hoặc dứt cả hai dây tóc, ta có thể so đó mạch mặc đen ông: dùng một nguồn điện thế cao cho sự phóng điện qua đèn và đèn vẫn phát sáng. quá trình phóng điện bây giờ không phải là hồ quang điện và không thế duy trì dây tóc đen nông đö. khi ta hạ hiệu điện thế của nguồn điện xuống cỡ hiệu b) vai giây sau, ktt mỏ đen bùng sảng. hô điện thế của mạng điện thông thường. quang diện lam dãy (oc tiếp tục nông đö.a) khi công tắc diện kim trong stäce đông,94