Dòng điện trong chất khí thực chất là gì? Lý do nào dòng điện lại có thể truyền được trong chất khí và bản chất của dòng điện trong chất khí ra làm sao? Tất cả sẽ được Blog Thiết Bị Điện giải đáp cho bạn ngay trong bài viết sau đây.
Như đã được biết đến thì dòng điện có thể truyền thông nhiều môi trường khác nhau và chất khí cũng vậy. Để có thể hiểu rõ hơn dòng điện bên trong chất khí là như thế nào, Blogthietbidien.com mời bạn tham khảo qua nội dung sau.
Giới thiệu tổng quan về dòng điện trong chất khí?
Khác môi các điều kiện môi trường rắn và lỏng, dòng điện khi truyền qua môi trường không khí sẽ có những đặc điểm nổi bật như sau:
Dòng điện trong chất khí là gì?
Dòng điện trong chất khí được hiểu là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường, lúc này các hạt tải điện sẽ được chất khí ion hóa sinh ra.
Tia tử ngoại từ đèn thủy ngân ở mức nhiệt độ cao sẽ xuất hiện các tác nhân ion hóa, từ mức năng lượng cao đó mà dẫn đến ion hóa chất khí. Sau đó, các ion này sẽ tách phân tử khí trung hòa thành ion dương và các electron tự do, hai yếu tố này kết hợp lại với nhau sẽ tạo ra hạt tải điện trong không khí.
Thực chất, không khí không thể dẫn điện bởi các phân tử khí luôn ở trạng thái trung hòa điện, theo đó các hạt tải điện lại không có trong chất khí, hạt tải điện chỉ được sinh ra khi phân tử trung hòa bị tách các electron và ion dương, sau đó electron kết hợp lại với phân tử khí để tạo thành ion âm.
Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường
Như đã đề cập thì chất khí rất ít, thậm chí không có hạt tải điện, khi tác động một lượng nhiệt nhất định, các hạt tải điện trong chất khí mới xuất hiện, khi này chất khí mới có được khả năng dẫn điện.
Bản chất của dòng điện trong chất khí
Thực chất, không khí khi có các tác nhân ion hóa tác động sẽ tạo ra quá trình dẫn điện bên trong chất khí (hay còn gọi là quá trình dẫn điện không từ lực). Điều kiện để xảy ra quá trình này là khi tạo ra các hạt tải điện trong khối chất khí giữa 2 bản cực và sẽ biến mất khí quá trình này dừng lại.
Bên cạnh đó, hiệu điện thế giữa 2 bản cực khí bị thay đổi và ghi lại dòng điện I chạy qua chất khí, ta sẽ thấy quá trình dẫn điện không từ lực. Ngoài ra, một lưu ý bạn cần biết đó là quá trình dẫn điện từ lực sẽ không tuân theo định luật Ôm vốn có.
Cụ thể chi tiết hơn về vấn đề nêu trên, bạn có thể tham khảo qua đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào I theo U trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí như sau.
- Oa: U nhỏ, I sẽ tăng theo U;
- ab: U lớn, I sẽ đạt giá trị bão hòa, khi đó I không đổi, U tăng;
- bc: U lớn cực đại, I tăng nhanh khi U tăng, khi này mật độ hạt tải điện cũng tăng nhanh hơn.
Quá trình dẫn điện từ lực trong chất khí
Để có thể hiểu hơn về quá trình dẫn điện từ lực trong chất khí được diễn ra như thế nào, sau đây sẽ là phần trình bày chi tiết của Blog Thiết Bị Điện mà bạn có thể tham khảo qua.
- Đầu tiên, ta sẽ có một dòng điện chạy qua chất khí ở nhiệt độ cao làm cho phân tử khí bị ion hóa. Theo đó, chất khí có nguồn điện trường lớn sẽ bị các phân tử khí ion hóa ngay cả khi ở nhiệt độ thấp;
- Dòng catot được đun nóng bằng dòng điện. Khi này, ion dương có năng lượng lớn sẽ đập vào làm cho electron bị bật ra khỏi tia catot (phát xạ electron).
Ghi chú: ở trường hợp khi catot không được đun nóng nhưng có ion dương năng lượng lớn đập vào sẽ làm bật electron ra khỏi ra catot để biến thành các hạt tải điện và tạo ra 2 kiểu phóng điện tự lực và hồ quang điện.
Các kiểu phóng điện từ lực của dòng điện trong chất khí
Có thể thấy được, quá trình dẫn điện từ lực sẽ có 2 kiểu phóng điện: tia lửa điện và hồ quang điện. Chi tiết hơn bạn có thể tìm hiểu ngay phía dưới đây.
- Tia lửa điện: đây là quá trình phóng điện từ lực trong chất khí đặt giữa 2 điện cực khi điện trường đủ mạnh khiến cho phân tử khí trung hòa để tạo thành ion dương và electron tự do.
Tia lửa điện sẽ được tạo ra bên trong không khí ở điều kiện thường khi điện trường trường đạt đến giá trị cực đại (khoảng từ 3.10⁶ V/m). Kiểu phóng điện này được ứng dụng vào các động cơ nổ trong xi lanh với các bộ phận tạo ra tia lửa và bugi (bao gồm 2 điện cực đặt cách nhau 10mm trên khối sứ cách điện.
- Hồ quang điện: kiểu phóng này hình thành từ chất khí được giữ ở nhiệt độ cao của catot. Hồ quang điện có tính ứng dụng rộng rãi trong đời sống, điển hình là hạn điện, đèn chiếu sáng, đun nấu vật liệu,….
XEM THÊM
- Hiện tượng siêu dẫn là gì? Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
- Tia X (Röntgen) là gì? Nguồn phát & Tính chất của tia X-Ray
- Hóa năng là gì? Các năng lượng chuyển đổi từ hóa năng
Mong rằng với những chia sẻ của blogthietbidien.com chia sẻ, bạn sẽ có thể hiểu rõ hơn về tính chất, đặc điểm và các kiểu phóng điện của dòng điện trong chất khí. Hãy mang bài viết này đến với nhiều đọc giả hơn nếu bạn cảm thấy nội dung của chúng tôi hữu dụng và bổ ích nhé.
