Chất khí trong điều kiện thường được biết đến là một môi trường cách điện. Vậy tại sao lại có khái niệm dòng điện trong chất khí, bản chất của dòng điện này là như thế nào? Hãy cùng hutbuicongnghiep.com tìm hiểu ngay sau đây.
Đặc điểm chất khí trong điều kiện thường
Trong điều kiện thường, chất khí sẽ không dẫn điện, bởi các phân tử khí đều nằm trong trạng thái trung hòa không mang điện tích. Chúng chỉ dẫn điện khi tạo ra sự ion hóa phân tử, khiến các phần tử ion tồn tại trong đó.
Việc tác động nhiệt (tạo thành các ion trong ngọn lửa) bằng cách chiếu các tia tử ngoại, tia rơnghen hay tia gamma sẽ tạo nên tính dẫn điện không tự duy trì.
Dòng điện trong chất khí
Các hạt mang điện, dưới sự tác động của điện trường sẽ tăng tốc, va chạm với các phần tử trung hòa trong chất khí khiến chúng bị ion hóa, dẫn đến việc có tính dẫn điện tự duy trì. Khi đó, ta sẽ không cần sử dụng nguồn ion hóa phụ.
Khi có sự xuất hiện của nguồn ion hóa, trong chất khí sẽ xảy ra 2 quá trình ngược nhau: phân rã và tái hợp của các phân tử.
Khi không còn những tác nhân ion hóa, các hạt mang điện sẽ trao đổi điện tích với nhau, hoặc trao đổi với điện cực. Các phân tử khí sẽ được trung hòa, mất đi khả năng dẫn điện.
Các cách để dòng điện sinh ra các hạt điện tích mang điện bao gồm:
- Dòng điện đi qua chất khí, khiến cho nhiệt độ tăng lên đến rất cao, làm cho các phần tử khí bị ion hóa.
- Trong chất khí tồn tại điện trường lớn, khiến các phân tử bị ion hóa ngay cả trong điều kiện nhiệt độ thấp.
- Catot khi bị dòng điện nung đỏ sẽ có khả năng tạo ra những electron (hiện tượng phát xạ nhiệt electron).
- Catot không bị nung nóng đỏ, nhưng lại có các ion dương mang năng lượng lớn đạp vào khiến electron bật ra khỏi catot trở thành hạt tải điện.
Ứng dụng của dòng điện trong chất khí đối với cuộc sống
Tạo ra dòng điện trong chất khí là một trong những thành công lớn của nền khoa học thế giới. Hiện tượng này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề:
Tạo ra tia lửa điện
Tia lửa điện là hiện tượng tự phóng điện tự lực trong chất khí giữa 2 điện cực, khi điện trường đủ mạnh. Quá trình này sẽ biến các phần tử khí trung hòa thành các hạt mang điện.
Điều kiện để tạo ra tia lửa điện là điện trường vượt quá cường độ đánh thủng điện môi của môi trường ngăn chặn, thường sẽ có giá trị khoảng 3.106 V/m ở mực nước biển. Bên cạnh đó, để tạo ra tia lửa điện cần phải có môi trường cách điện và điện tích tự do tồn tại giữa 2 điện cực.
| Hiệu điện thế U (V) | Khoảng cách đánh tia điện | |
| Cực phẳng (mm) | Mũi nhọn (mm) | |
| 20 000 | 6,1 | 15,5 |
| 40 000 | 13,7 | 45,5 |
| 100 000 | 36,7 | 220 |
| 200 000 | 75,3 | 410 |
| 300 000 | 114 | 600 |
Tia lửa điện được sử dụng rộng rãi trong động cơ xăng để đốt hỗn hợp xăng và không khí, hay công nghệ gia công.
Tạo hồ quang điện
Hồ quang điện cũng là khái niệm chỉ quá trình phóng điện tự lực của chất khí, tuy nhiên xảy ra trong điều kiện áp suất thường hoặc áp suất thấp, 2 điện cực có hiệu điện thế không quá lớn.
Điều kiện xảy ra quá trình này là dòng điện qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catot, làm cho catot bắn ra electron. Đồng thời 2 điện cực phải có một điện trường đủ mạnh để ion hóa không khí.
Hồ quang điện được ứng dụng trong quá trình luyện thép, hàn điện, đèn chiếu sáng, nấu chảy vật liệu….
Mong rằng với những thông tin trên, bạn đã hiểu rõ hơn về bản chất cũng như cách tạo ra dòng điện trong chất khí, đồng thời biết được những ứng dụng của hiện tượng này trong cuộc sống. Mọi thắc mắc vui lòng để lại dưới phần bình luận để được hỗ trợ nhé!
