[KIẾN THỨC HAY] Dòng điện trong chất khí là gì? Bản chất & Ứng dụng

Chất khí khi ở áp suất khí quyển sẽ trở thành chất cách điện tốt. Trong các chất khí thường không có phần từ mang điện. Để biến chất khí có thể dẫn điện, bạn cần tạo ra các ion. Tại bài viết dưới đây, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về dòng điện trong chất khí nhé!

Chất khí là môi trường cách điện

Chất khí là một chất không dẫn điện. Nó đóng vai trò là chất điện môi.

Chất khí trở thành chất dẫn điện

Khi có ngọn lửa ga hay chiếu bức xạ tử ngoại không khí trở thành dẫn điện.

Bản chất dòng điện trong chất khí

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

Ở nhiệt độ cao, tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân sẽ xuất hiện các tác nhân ion hoá. Nhờ có năng lượng cao, việc ion hoá chất khí sẽ xảy ra. Tiến hành tách phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do. Electron 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.

Kết luận: Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, các electron 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 còn có tên gọi khác là quá trình dẫn điện không tự lực. Nso tồn tại khi ta đưa hạt tải điện vào khối khí ở giữa 2 bản cực. Và sẽ nhanh chóng biến mất khi ngừng đưa hạt tải điện vào.

Thay đổi hiệu điện thế U giữa hai bản cực và ghi lại dòng điện I chạy qua chất khí. Sẽ đưa ra được kết luận: Quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.

3. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí

Quá trình dẫn điện của chất khí hoàn toàn có thể duy trì được. Nên bạn không nhất thiết phải đưa liên tục hạt tải điện vào. Quá trình đó gọi là quá trình dẫn điện tự lực.
Có bốn cách chính để dòng điện có thể tạo ra hạt tải điện trong chất khí:

• Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng rất cao. Làm phân tử khí bị ion hoá.
• Điện trường trong chất khí rất lớn. Từ đó phân tử khí bị ion hóa ngay khi nhiệt độ ở mức thấp.
• Catot bị dòng điện nung nóng đỏ có thể phát ra electron. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.
• Catot không nóng đỏ nhưng bị các ion dương có năng lượng lớn đập vào. Từ đó các electron bị bật ra khỏi catot và trở thành hạt tải điện.

Tuỳ vào 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

Tia lửa điện

1. Định nghĩa

Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí. Điều kiện được đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh. Từ đó có thể biến phân tử khí trung hoà thành ion dương và electron tự do.

2. Điều kiện tạo ra tia lửa điện

Tia lửa điện có thể hình thành trong không khí khi điện trường đạt giá trị khoảng 3.106 V/m. Hiệu điện thế đủ để phát sinh tia lửa điện trong không khí giữa hai điện cực dạng khác nhau.

3. Ứng dụng

Tia lửa điện được ứng dụng rất phổ biến trong các động cơ nổ. Chúng có nhiệm vụ đốt các hỗn hợp trong xilanh. Phần phát ra tia lửa điện được gọi là bugi.

Hồ quang điện

1. Định nghĩa

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực diễn ra trong chất khí trong điều kiện nhiệt độ thường hoặc thấp. Điều kiện được đặt giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn.

2. Ứng dụng

Hồ quang điện được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Có thể kể đến như hàn điện, đèn chiếu sáng hay đun chảy vật liệu.

Lời kết:

Như vậy, bài viết đã cung cấp đến bạn những kiến thức cơ bản nhất về dòng điện trong chất khí. Hy vọng những chia sẻ của chúng tôi sẽ giúp bạn có được nhiều trải nghiệm nhé!