Lý 11 Bài 16: Dòng điện trong chân không
Bạn đã bao giờ nghe nói sự dẫn điện trong chân không chưa? Bài học này, eLib tiếp tục gửi đến bạn nội dung bài học về dòng điện trong chân không. Hi vọng bài học này sẽ giúp bạn đọc ôn tập tốt hơn!
Mục lục nội dung
1. Tóm tắt lý thuyết
1.1. Cách tạo ra dòng điện trong chân không
a) Bản chất của dòng điện trong chân không
-
Chân không là môi trường đã được lấy đi các phân tử khí. Nó không chứa các hạt tải điện nên không dẫn điện.
-
Để chân không dẫn điện ta phải đưa các electron vào trong đó.
-
Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron được đưa vào trong khoảng chân không đó.
b) Thí nghiệm
- Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu dòng điện trong chân không.
- Thí nghiệm cho thấy đường đặc tuyến V – A của dòng điện trong chân không.
+ Đồ thị a): Khi K không được đốt nóng, I = 0
+ Đồ thị b): Khi K nóng đỏ:
-
UAK < 0: I không đáng kể.
-
UAK > 0: I tăng nhanh theo U rồi đạt giá trị bão hòa.
+ Đồ thị c): Đốt dây tóc với nhiệt độ cao hơn, đường cong (c) có dạng như (b) nhưng dòng bão hòa lớn hơn.
1.2. Tia catôt
a) Tính chất của tia catôt
-
Tia catot phát ra từ catot theo phương vuông góc với bề mặt catot. Gặp một vật cản, nó bị chặn lại làm vật đó tích điện âm.
- Tia catot mang năng lượng, nó có thể làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh thể, làm kim loại phát ra tia X, làm nóng các vật mà nó rọi vào và tác dụng lực lên các vật đó.
- Từ trường làm tia catot lệch theo hướng vuông góc với phương lan truyền và phương của từ trường, còn điện trường làm tia catot lệch theo chiều ngược với chiều của điện trường.
b) Bản chất của tia catot
Tia catot thực chất là dòng electron phát ra từ catot, có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian.
d) Ứng dụng
- Ứng dụng phổ biến nhất của tia catot là để làm ống phóng điện tử và đèn hình.
- Đèn chân không
- Dùng chẩn đoán bệnh trong y tế (tia X)
2. Bài tập minh họa
2.1. Dạng 1: Tìm tốc độ của êlectron
Hiệu điện thế giữa anôt và và catôt của một súng êlectron là 2500V, tính tốc độ của êlectron mà súng phát ra. Cho biết khối lượng của êlectron là \(9,11.10^{-31}\) kg.
Hướng dẫn giải
Ta nhận thấy động năng của electron có được là do công của điện trường cung cấp.
Động năng của vật: \({{\rm{W}}_đ} = \frac{1}{2}m{v^2}\)
Công của lực điện: \(A = qEd = qU\)
\(\begin{array}{l}
\Rightarrow {{\rm{W}}_đ} = eU \Leftrightarrow eU = \frac{1}{2}m{v^2}\\
\Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2eU}}{m}} = \sqrt {\frac{{2.1,{{6.10}^{ - 19}}.2500}}{{9,{{11.10}^{ - 31}}}}} = 2,{96.10^7}(m/s)
\end{array}\)
Vậy, tốc độ của electron khi súng phát ra là \(2,{96.10^7}(m/s)\)
2.2. Dạng 2: Xác định số êlectron phát xạ
Catôt của một điôt chân không có diện tích mặt ngoài \(S = 10m{m^2}\) . Dòng bão hoà \(I_{bh} = 10 mA\). Tính số êlectron phát xạ từ một đơn vị điện tích của catôt trong một giây?
Hướng dẫn giải
Điện lượng chạy qua mặt ngoài của catốt trong 1s là Q = It = \(10^{2}C\)
Số êlectron phát ra từ catốt trong 1s:
\(N=\frac{Q}{e}=\frac{10^{-3}}{1,6.10^{-19}}=6,25.10^{16}\)
Số êlectron phát ra từ một đơn vị diện tích của catốt trong 1s:
\(N=\frac{N}{S}=\frac{6,25.10^{16}}{10.10^{-6}}=6,25.10^{21}\) electron.
Vậy, số êlectron phát ra từ một đơn vị diện tích của catốt trong 1s là \(N=6,25.10^{21}\) electron.
3. Luyện tập
3.1. Bài tập tự luận
Câu 1: Tại sao khi hiệu điện thế UAK giữa anôt A và catôt K của đèn điôt chân không có giá trị âm và nhỏ, thì cường độ dòng điện IA chạy qua điôt này lại có giá trị khác không và khá nhỏ?
Câu 2: Tại sao khi hiệu điện thế UAK giữa hai cực anôt A và catôt K của điôt chân không tăng đến một giá trị dương đủ lớn thì cường độ dòng điện IA chạy qua điôt này không tăng nữa và đạt giá trị bão hoà?
Câu 3: Vì sao chân không không dẫn điện? Bằng cách nào ta tạo được dòng điện trong chân không?
Câu 4: Điốt chân không có cấu tạo như thế nào và có tính chất gì?
Câu 5: Tia catốt là gì? Có thể tạo ra nó bằng cách nào?
3.2. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Câu nào dưới đây nói về bản chất tia catôt trong ống tia catôt là đúng?
A. Là chùm ion âm phát ra từ catôt bị nung nóng.
B. Là chùm ion dương phát ra từ anôt.
C. Là chùm êlectron phát ra từ anôt bị nung nóng ở nhiệt độ cao.
D. Là chùm êlectron phát ra từ catôt.
Câu 2: Câu nào dưới đây nói về tính chất tia catôt trong ống tia catôt là không đúng?
A. Phát ra từ catôt, truyền ngược hướng điện trường tới anôt trong ống.
B. Phát ra từ catôt, truyền theo hướng điện trường tới anôt trong ống.
C. Mang năng lượng lớn, làm một số tinh thể phát huỳnh quang, làm kim loại phát tia X, làm nóng các vật bị nó rọi vào.
D. Bị từ trường hoặc điện trường làm lệch đường.
Câu 3: Câu nào dưới đây nói về mối liên hệ của cường độ dòng điện IA chạy qua đèn điôt chân không với hiệu điện thế UAK giữa anôt A và catôt K là không đúng?
A. Khi catôt K không bị nung nóng, thì IA = 0 với mọi giá trị của UAK.
B. Khi catôt bị nung nóng ở nhiệt độ cao, thì IA ≠ 0 với mọi giá trị của UAK.
C. Khi catot bị nung nóng ở nhiệt độ cao, thì IA tăng theo mọi giá trị dương của UAK.
D. Khi catôt bị nung nóng ở nhiệt độ cao và tăng dần UAK từ 0 đến một giá trị dương Ubh thì IA sẽ tăng dần tới giá trị không đổi Ibh gọi là dòng điện bão hoà.
Câu 4: Câu nào dưới đây nói về điều kiện để có dòng điện chạy qua đèn điôt chân không là đúng ?
A. Chỉ cần đặt một hiệu điện thế UAK có giá trị dương giữa anôt A và catôt K của đèn.
B. Phải nung nóng catôt K bằng dòng điện, đồng thời đặt hiệu điện thế UAK có giá trị âm giữa anôt A và catôt K của đèn.
C. Chỉ cần nung nóng catôt K bằng dòng điện và nối anôt A với catôt K qua một điện kế nhạy.
D. Phải nung nóng catôt K bằng dòng điện, đồng thời đặt hiệu điện thế UAK có giá trị dương giữa anôt A và catôt K của đèn.
Câu 5: Người ta kết luận tia catôt là dòng hạt tích điện âm vì
A. Nó có mang năng lượng
B. Khi rọi vào vật nào, nó làm cho vật ấy tích điện âm
C. Nó bị điện trường làm lệch hướng
D. Nó làm huỳnh quang thuỷ tinh
3.3. Trắc nghiệm Online
Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Dòng điện trong chân không Vật lý 11 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.
4. Kết luận
Qua bài giảng Dòng điện trong chân không này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
-
Nêu được bản chất của dòng điện trong chân không.
-
Nêu được bản chất và ứng dụng của tia catôt.
Tham khảo thêm
- doc Lý 11 Bài 13: Dòng điện trong kim loại
- doc Lý 11 Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân
- doc Lý 11 Bài 15: Dòng điện trong chất khí
- doc Lý 11 Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn
- doc Lý 11 Bài 18: Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của Tranzito