Tổng quan dòng điện trong chất khí: Bản chất và ứng dụng trong thực tế

Khái niệm về dòng điện trong chất khí và những bài tập lý thuyết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu chi tiết hơn về phần kiến thức này. Cùng mayhutbuidanang.net tìm hiểu dòng điện trong chất khí là gì và những ứng dụng của dòng điện trong chất khí trên thực tiễn trong bài viết dưới đây nhé!

Bản chất thật của dòng điện trong chất khí

1.1. Định nghĩa chất khí là gì?

Ở áp suất khí quyển, chất khí là một trong các chất có tính cách điện rất tốt và các phần tử trong mỗi chất khí hầu như là đều không chứa điện tích. Trong trường hợp trong chất khí được tạo ra các ion hay còn gọi là ion hóa chất khí thì chất khí sẽ chứa dòng điện. 

Ví dụ về trường hợp này như: Sự tạo thành các ion trong ngọn lửa (do nhiệt) hoặc sự chiếu rọi chất khí bằng những tia tử ngoại hay tia gamma hoặc tia rơnghen thì không khí sẽ có tính dẫn điện nhưng không duy trì.

Các hạt mang điện sẽ được tăng tốc và đồng thời va chạm với các phân tử trung hòa có trong chất khí, thường là chất khí loãng. Khi đó, chúng sẽ ion hóa các phân tử trung hòa này rồi sản sinh ra chất dẫn điện tự duy trì mà chúng không cần đến nguồn ion hóa phụ. Tất cả những điều trên là điều kiện để tạo ra dòng điện trong chất khí. 

Tìm hiểu khái niệm dòng điện trong chất khí.

1.2. Thế nào là dòng điện trong chất khí?

Dòng điện trong chất khí được hiểu đơn giản chính là dòng chuyển dời của các ion dương có hướng theo chiều điện trường và các ion âm, các electron thì ngược chiều điện trường. Chất khí bị ion hóa sinh ra các hạt tải điện này.

Tia tử ngoại của đèn thủy ngân ở nhiệt độ cao sẽ xuất hiện những tác nhân ion hóa. Khi đó, việc ion hóa chất khí sẽ xảy ra nhờ có năng lượng cao. Tiến hành tách phân tử khí trung hòa thành 2 thành phần gồm: ion dương và các electron tự do. Các electron tự do này lại kết hợp được với phân tử khí trung hòa thành ion âm. Các hạt tải điện này chính là các hạt tải điện trong chất khí.

Dòng điện trong chất khí.

Quá trình dẫn điện của chất khí

2.1. Chất khí và quá trình dẫn điện không tự lực

Quá trình dẫn điện của chất khí còn được gọi là quá trình dẫn điện không tự lực. Quá trình này tồn tại khi ta đưa hạt tải điện của khí khí nằm giữa 2 bản cục và sẽ biến mất nhanh chóng khi ta ngừng đưa hạt tải điện vào.

Giữa 2 bản cực ta thay đổi dòng điện U đồng thời ghi lại dòng điện I chạy qua chất khí. Ta đưa ra được kết luận như sau: Quá trình dẫn điện không tự lực trong chất khí diễn ra không tuân theo định luật Ôm.

2.2. Chất khí và quá trình dẫn điện tự lực

Nếu bạn không nhất thiết phải đưa hạt tải điện vào một cách liên tục mà quá trình dẫn điện của chất khí hoàn toàn có thể duy trì được thì gọi là quá trình dẫn điện tự lực.

Hạt tải điện có thể tạo ra các hạt tải điện trong chất khí thông qua 4 cách sau đây:

• Phần tử khí bị ion hóa bởi nhiệt độ khí tăng rất cao khi có dòng điện chạy qua chất khí.

• Ngay khi nhiệt độ ở mức thấp thì phân tử khí cũng bị ion hóa bởi điện trường trong chất khí là rất lớn.

• Catot bị dòng điện nung nóng đỏ tạo điều kiện phát ra các electron và hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.

• Catot không bị nung nóng đỏ nhưng bị các ion dương với năng lượng lớn đập vào khiến các electron bị bật ra khỏi catot và nó trở thành hạt tải điện.

Có các kiểu phóng điện tự lực khác nhau tùy vào cơ chế sinh hạt tải điện mới trong chất khí. Tuy nhiên, có 2 kiểu phóng điện tự lực thường gặp nhất là hồ quang điện và tia lửa điện.

Ứng dụng của dòng điện trong chất khí

3.1. Ứng dụng dòng điện trong chất khí để tạo ra hồ quang điện

Hồ quang điện là gì? Là một khái niệm được dùng để chỉ quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở điều kiện áp suất thường hay áp suất thấp được đặt ở giữa 2 điện cực cùng hiệu điện thế không lớn.

Hồ quang điện là gì? Ứng dụng của dòng điện trong chất khí.

Hồ quang điện diễn ra phụ thuộc vào 2 yếu tố gồm: hai điện cực có hiện tượng nóng đỏ đủ để tạo ra ion hay xuất hiện một dòng điện trường đủ lớn tồn tại giữa 2 điện cực để có thể sản sinh ra được ion hóa không khí và tạo ra tia lửa điện.

Ứng dụng của hồ quang điện rất phổ biến trong lĩnh vực luyện thép. Tuy nhiên để ứng dụng được cho lĩnh vực này thì hồ quang điện phải đáp ứng điều kiện có độ cháy ổn định. 

Ngoài ra, hồ quang điện còn được ứng dụng trong lĩnh vực hàn. Người ta ứng dụng nó để thực hiện các mối hàn bởi hồ quang điện có nhiệt độ rất cao. Do đó, những sản phẩm máy hàn hồ quang điện được bày bán rất phổ biến trên thị trường hiện nay. Hơn nữa, hồ quang điện còn được ứng dụng trong nhiều ngành nghề cũng như lĩnh vực khác nữa.

3.2. Ứng dụng dòng điện trong chất khí để tạo ra tia tử điện

Tia lửa điện là gì? Chính là một quá trình phóng điện tự lực trong chất khí. Điều kiện để xuất hiện tia lửa điện là được đặt giữa 2 điện cực khi điện trường đủ mạnh. Từ đó mà các phân tử khí trung hòa có thể biến thành các ion dương cùng electron tự do. Nó được hình thành trong không khí khi điện trường đạt tới giá trị khoảng 3.106 V/m và hiệu điện giữa hai điện cực là khác nhau.

Tia lửa điện là gì? Ứng dụng của tia lửa điện.

Ứng dụng của tia lửa điện rất phổ biến trong các động cơ nổ, đóng vai trò đốt các hỗn hợp trong xilanh và bộ phận được dùng để tạo ra tia lửa điện bên trong động cơ chính là bugi. Trên thực tế thì bộ phận này chỉ gồm 2 điện cực với khoảng cách khoảng 10mm nằm trên 2 khối sứ cách điện. 

Ngoài ra, tia lửa điện còn được ứng dụng để sử dụng trong ngành công nghệ gia công. Thực hiện gia công bằng tia lửa điện là phương pháp thực hiện phóng các tia lửa điện lên trên các bề mặt của những đồ vật cần thực hiện gia công. 

Khi tia lửa điện tiếp xúc với bề mặt của đồ vật gia công khiến cho bề mặt này bị nóng chảy hoặc có thể là bốc hơi bởi quá trình dẫn điện. Như vậy, quá trình gia công bằng điện chính là quá trình gia công đồ vật bằng tia lửa điện ăn mòn kim loại.

Lời Kết

Hy vọng những thông tin về dòng điện trong chất khí là gì cũng như những ứng dụng của dòng điện trong chất khí mà mayhutbuidanang.net vừa chia sẻ trên đây hữu ích tới các bạn.

Cảm ơn đã theo dõi bài viết của chúng tôi và đừng quên truy cập website để cập nhật thêm những thông tin mới nhất, bổ ích nhất bạn nhé!