Không khí có dẫn điện không?

Đáp án và lời giải chính xác cho câu hỏi “Không khí có dẫn điện không?” cùng với kiến thức mở rộng về dòng điện trong chất khí là những tài liệu học tập vô cùng bổ ích dành cho thầy cô và bạn học sinh.

Trả lời câu hỏi: Không khí có dẫn điện không?

- Không khí tuy là chất cách điện ở điều kiện thường nhưng đôi lúc là chất dẫn điện trong trường hợp sau:

+ Khoảng không giữa 2 đám mây tích điện và xung quanh luồng không khí khi tia sét đánh xuống là chất dẫn điện

Nội dung câu hỏi này nằm trong phần kiến thức về dòng điện trong chất khí, hãy cũng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn nhé!

Kiến thức mở rộng về dòng điện trong chất khí

1. Tổng quan về chất khí trong điều kiện thường

- Trong điều kiện thường, chất khí không có khả năng dẫn điện do các phân tử khí ở trong trạng thái trung hòa điện. Do đó, nó không có các phần tử mang điện tích và các phần tử này được gọi là hạt tải điện. Chất khí chỉ dẫn điện khi có sự ion hóa phân tử tạo ra các phần tử ion tồn tại trong đó.

- Khi ta sử dụng một ngọn đèn để đốt nóng chất khí hoặc cách tác động nhiệt khác thì sẽ có các hạt tải điện xuất hiện. Lúc này, chất khí mới có khả năng dẫn điện. Khi ta chiếu tia rơnghen, tia gamma, hay tia tử ngoại vào chất khí, thì nó sẽ có khả năng dẫn điện không tự duy trì. Dưới tác động của điện trường, các hạt mang điện sẽ tăng tốc và va chạm với những phần tử trung hòa ở trong chất khí.

- Theo đó, những phần tử trung hòa sẽ bị ion hóa nên có tính dẫn điện tự duy trì. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ không cần dùng đến nguồn ion hóa phụ. Toàn bộ các quá trình nói trên đều có khả năng tạo ra dòng điện trong chất khí. Quá trình phóng điện có thể duy trì khi không có tác nhân ion hóa còn được gọi là phóng điện tự lực.

2. Bản chất dòng điện trong chất khí

a. Sự ion hóa chất khí và tác nhân ion hóa

- Ngọn lửa ga, tia tử ngoại của đèn thủy ngân trong thí nghiệm trên được gọi là tác nhân ion hóa. Tác nhân ion hóa đã ion hóa các phân tử khí thành các ion dương, ion âm và các electron tự do.

- Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm ngược chiều điện trường.

- Khi mất tác nhân ion hóa, các ion dương, ion âm và các electron trao đổi điện tích với nhau hoặc với điện cực để trở thành các phân tử khí trung hòa nên chất khí trở thành không dẫn điện.

b. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí

- Quá trình dẫn điện của chất khí nhờ có tác nhân ion hóa gọi là quá trình dẫn điện không tự lực. Nó chỉ tồn tại khi ta tạo ra hạt tải điện trong khối khí giữa hai bản cực và biến mất khi ta ngừng việc tạo ra hạt tải điện.

- Quá trình dẫn điện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.

- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I theo U trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí

c. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực

- Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gây ra gọi là hiện tượng nhân số hạt tải điện.

3. Ứng dụng của dòng điện trong chất khí

- Việc tạo ra dòng điện trong chất khí là một thành công lớn trong ngành khoa học. Dòng điện này có những ứng dụng là:

Ứng dụng của dòng điện trong chất khí nhằm tạo ra tia lửa điện 

- Tia lửa điện chính là sự phóng điện tự lực trong chất khí giữa 2 điện cực khi có điện trường đủ mạnh. Quá trình đó sẽ khiến các phân tử khí trung hòa thành hạt bị ion hóa (hay còn gọi là hạt mang điện). Cụ thể hơn, các phân tử khí trung hòa sẽ thành electron tự do và ion dương (+).

- Điều kiện để có tia lửa điện là điện trường áp vào phải vượt quá cường độ đánh thủng điện môi trong môi trường ngăn chặn. Cường độ đánh thủng của không khí có vào khoảng 3.106 V/m tại mực nước biển. Bên cạnh đó, để tạo ra tia lửa điện còn phải có một môi trường cách điện. Đồng thời giữa hai điện cực cũng phải  tồn tại điện tích tự do.

- Tia lửa điện được ứng dụng nhiều trong động cơ xăng trong việc đốt xilanh. Cụ thể là đốt hỗn hợp không khí và xăng trong động cơ. Trong các động cơ đó thì bugi là bộ phận có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện. Bugi gồm có 2 điện cực đặt sát nhau trên một khối sứ cách điện.

- Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong công nghệ gia công. Phương pháp gia công này là dùng các tia lửa điện phóng lên trên bề mặt cần gia công. Tác động của các tia đó sẽ làm bề mặt gia công nóng chảy hoặc bốc hơi. Quá trình này được gọi là quá trình điện nhiệt. Không chỉ vậy, tia lửa điện còn được dùng để giải thích hiện tượng sét trong tự nhiên.

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

- Hồ quang điện cũng là một khái niệm về quá trình phóng điện tự lực trong chất khí. Tuy nhiên, quá trình này xảy ra trong điều kiện áp suất thấp hoặc áp suất thường. Hồ quang điện tồn tại giữa hai điện cực có mức hiệu điện thế không quá lớn.

- Điều kiện để tạo ra quá trình hồ quang điện là dòng điện đi qua chất khí giữ được nhiệt độ cao của catot. Nhờ đó, catốt sẽ phát ra electron thông qua hiện tượng phát xạ nhiệt electron. Đồng thời, giữa 2 điện cực cần có một điện trường đủ mạnh để có thể ion hóa không khí.

- Hồ quang điện mang lại nhiều lợi ích và được ứng dụng trong quá trình luyện thép. Lúc này, bạn cần phải duy trì cho dòng hồ quang có khả năng cháy ổn định. Ngoài ra, hồ quang điện còn được sử dụng làm đèn chiếu sáng, nấu chảy vật liệu, hàn điện,…