Bài 15: Dòng điện trong chất khí

Bài 1 (trang 93 SGK Vật Lý 11):

 Mô tả thí nghiệm phát hiện và đo dòng điện qua chất khí và cách đưa hạt tải điện và trong chất khí.

Lời giải:

Thí nghiệm hình 15.5 SGK

Bài 2 (trang 93 SGK Vật Lý 11):

 Trình bày hiện tượng nhân số hạt tải điện trong quá trình phóng điện qua chất khí.

Lời giải:

Hiện tượng hình 15.5 SGK

Bài 3 (trang 93 SGK Vật Lý 11):

 Trình bày nguyên nhân gây ra hồ quang điện và tia lửa điện.

Lời giải:

Nguyên nhân gây ra hồ quang điện và tia lửa điện thế giữa hai cực điện đặt trong không khí rất lớn, tạo ra trong không khí một điện trường rất mạnh. Khi đó không khí sẽ bị icon hóa trở thành vật dẫn điện và có sự phóng điện xảy ra qua chất khí.

Bài 4 (trang 93 SGK Vật Lý 11): 

Vì sao dòng điện trong hồ quang điện lại chủ yếu là dòng electron chạy từ catot đến anot?

Lời giải:

Dòng điện trong hồ quang điện được tạo ra do quá trình phóng điện tự lực được hình thành khi dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catot để nó phát dduojc electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử. Vì vậy dòng điện trong hồ quang điện chủ yếu là dòng electron chạy từ catot đến anot.

Bài 5 (trang 93 SGK Vật Lý 11):

 Trình bày thao tác hàn điện và giải thích vì sao phải làm thế.

Lời giải:

Muốn hàn điện, ban đầu người thợ hàn phải chạm que hàn vào vật cần hàn, khi đó mạch điện bị nối tắt, dòng điện trong mạch rất lớn làm cho điểm tiếp xúc nóng đỏ. Khi tách que hàn khỏi vật cần hàn một khoảng ngắn, dòng điện bị ngắt đột ngột, trong đó không khí lúc này xảy ra sụ phóng điện giữa que hàn và vật hàn, đó là nguyên nhân gây ra hồ quang điện. Nhiệt độ của que hàn sẽ rất cao làm que hàn nóng chảy vào chỗ cần hàn và hàn kín nó lại.

Bài 6 (trang 93 SGK Vật Lý 11):

 Phát biểu nào là chính xác?

Dòng điện trong chất khí có thể là dòng chuyển động có hướng của:

A. các electron mà ta đưa vào trong chất khí.

B. các icon mà ta đưa từ bên ngoài vào chất khí.

C. các electron và icon ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

D. các electron và icon sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

Lời giải:

Dòng điện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển động có hướng của các electron và icon trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

Đáp án: D

Bài 7 (trang 93 SGK Vật Lý 11): 

Phát biểu nào là chính xác?

Dòng điện trong chất khí có thể là dòng chuyển động có hướng của:

A. các electron mà ta đưa vào trong chất khí.

B. các icon mà ta đưa từ bên ngoài vào chất khí.

C. các electron và icon ta đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

D. các electron và icon sinh ra trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

Lời giải:

Dòng điện trong chất khí chỉ có thể là dòng chuyển động có hướng của các electron và icon trong chất khí hoặc đưa từ bên ngoài vào trong chất khí.

Đáp án: D

Bài 8 (trang 93 SGK Vật Lý 11): 

Từ bảng 15.1, các e hãy ước tính:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

a) Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa đám mây cao 200m và một ngọn cây cao 10m.

b) Hiệu điện thế giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường.

c) Đừng cách xa đường điện 120kV bao nhiêu thì bắt đầu có nguy cơ bị điện giật mặc dù ta không chạm vào dây điện.

Lời giải:

Cường độ điện trường ngưỡng tối thiểu có thể gây sự phóng điện trong không khí là: E=3.106m/V

a) Khoảng cách giữa đám mây cao 200m và một ngọn cây cao 10m.

d=200-10=190m

=> Hiệu điện thế đã sinh ra tia sét giữa dám mây và ngọn cây là:

U=E.d=3.106.190 = 5,7.108 V

Khoảng cách giữa hai cực của bugi xe máy khoảng d ≈ 1mm

=> Hiệu điện thế tối thiểu giữa hai cực của bugi xe máy khi xe chạy bình thường.

U=E.d=3.106.10-3 = 3000V

c) Khoảng cách từ đường dây điện 120kV tới chỗ đứng có nguy cơ bị điện giật là:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Đáp số: a) 5,7.108 V,b) 3000V,c) 4cm

Bài 9 (trang 93 SGK Vật Lý 11):

 Cho phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, giữa hai điện cực cách nhau 20cm. Quãng đường bay tự do của electron là 4cm. Cho rằng năng lượng mà eclectron nhận được trên quãng đường bay tự do đủ để icon hóa chất khí, hãy tính xem một electron đưa vào trong chất khí có thể sinh ra tối đa bao nhiêu hạt tải điện.

Lời giải:

Từ hình 15.1 ta thấy:

Ban đầu có 1electron, dưới tác dụng của điện trường sinh ra giữa hai điện cực electron sẽ bay từ điện cực âm về điện cực dương.

Cứ sau mỗi khoảng bay một quãng đường bằng quãng đường bay tự do trung bình λ=4 cm thì mỗi electron có thể icon hóa các phần tử khí và sinh thêm được 1 electron. Vậy số electron có ở các khoảng cách điều điện cực 4n ( với n=1,2,3,..) lần lượt là:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Vậy tổng số electron sinh ra từ 1 electron ban đầu khi bay từ cực âm đến cực đương là :

N = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31 e

Tương ứng với mỗi electron sinh ra xuất hiện thêm một icon dương.

Vậy tổng số hạt sinh ra từ 1 electron ban đầu khi bay từ cực âm đến cực dương là: N=N1+N2=62 hạt

Đáp số: N = 62 hạt