Củng cố kiến thức

I. Chất khí là môi trường
cách điện

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 dẫn điện của chất
khí trong điều kiện thường

Qua thí nghiệm nhận thấy:

– Bình thường chất khí hầu như không dẫn điện, trong chất
khí có sẵn rất ít hạt tải điện.

– Ngọn lửa ga và bức xạ của đèn thuỷ ngân đã làm tăng
mật độ hạt tải điện trong chất khí.

III. Bản chất dòng điện
trong chất khí

1. Sự ion hoá chất khí và
tác nhân ion hoá

– Ngọn 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.  Các hạt tích điện này là hạt tải điện
trong chất khí.

– Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng
của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các êlectron ngược
chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hoá sinh
ra.

2. Quá trình dẫn điện
không tự lực của chất khí

Quá trình dẫn điện của chất khí mà ta vừa mô tả gọi là
quá trình dẫn 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 hạt tải
điện.

Thay đổi hiệu điện thế U giữa 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 Ôm.

3. Hiện tượng nhân số hạt
tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực

Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do
dòng điện chạy qua gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện.

IV. Quá trình dẫn điện tự
lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự
lực

Quá trình dẫn điện của chất khí có thể tự duy trì,
không cần ta chủ động tạo ra hạt tải điện, gọi là quá trình dẫn
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.

Có bốn 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 hoá.

– Điện trường trong chất khí rất lớn, khiến phân tử khí
bị ion hoá ngay khi nhiệt độ thấp.

– Catôt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm cho nó có khả năng
phát ra êlectron gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron.

– 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, thường gặp nhất là tia lửa
điện và hồ quang điện.

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 êletron tự do.

2. Điều kiện tạo ra tia
lửa điện

Tia lửa điện có thể hình thành trong không khí ở điều
kiện thường, khi điện trường đạt đến giá trị ngưỡng vào khoảng 3.106
V/m.

3. Ứng dụng

– Tia lửa điện được dùng phổ biến trong động cơ nổ để
đốt hỗn hợp nổ (là hơi xăng lẫn không khí) trong xilanh gọi là bugi.

– Sét là tia lửa điện hình thành giữa đám mây mưa và mặt
đất nên thường đánh vào các mô đất cao, ngọn cây.

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 xảy ra
trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp đặt giữa hai
điện cực có hiệu điện thế không lớn.

2. Điều kiện tạo ra hồ
quang điện

Để 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 hồ quang điện.

3. Ứng dụng

Hồ quang điện có nhiều ứng dụng như hàn điện, làm đèn
chiếu sáng, đun chảy vật liệu,…