Bài giảng tóm tắt lại các kiến thức quan trọng như đặc điểm, tính chất của dòng điện khi truyền trong chân không và khái quát về các ứng dụng của tia catot trong đời sống hàng ngày, nhằm giúp học sinh dễ dàng nắm bắt kiến thức và luyện tập thêm. Mời các em cùng tìm hiểu bài Bài 16: Dòng điện trong chân không. Chúc các em học tốt !
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
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
Khi áp suất trong ống bằng áp suất khí quyển ta không thấy quá trình phóng điện
Khi áp suất trong ống đã đủ nhỏ, trong ống có quá trình phóng điện tự lực, trong ống có cột sáng anôt và khoảng tối catôt.
Khi áp suất trong ống hạ xuống còn khoảng 10-3mmHg, khoảng tối catôt chiếm toàn bộ ống. Quá trình phóng điện vẫn duy trì và ở phía đối diện với catôt, thành ống thủy tinh phát ánh sáng màu vàng lục.
Ta gọi tia phát ra từ catôt làm huỳnh quang thủy tinh là tia catôt.
Tiếp tục hút khí để đạt chân không tốt hơn nữa thì quá trình phóng điện biến mất.
Tia catôt truyền thẳng
Tia catôt làm phát quang một số chất khi đập vào chúng
Làm đen phim ảnh, huỳnh quang tinh thể, phát tia X, làm nóng vật, tác dụng lực lên vật
Tia catôt phát ra vuông góc với mặt catôt, gặp vật cản bị chặn lại và làm vật đó tích điện âm
Tia catôt có thể đâm xuyên các lá kim loại mỏng, tác dụng lên kính ảnh và ion hoá không khí
Tia catốt bị lệch trong từ trường, điện trường.
Tia catôt thực chất là dòng electron phát ra từ catôt, có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian.
Ứng dụng phổ biến nhất của tia catôt là để làm ống phóng điện tử và đèn hình.
Dòng điện trong chân không sinh ra do chuyển động của:
A. Các electron phát ra từ catốt.
B. Các electron mà ta đưa từ bên ngoài vào giữa các điện cực đặt trong chân không.
C. Các electron phát ra từ anốt bị đốt nóng đỏ.
D. Các ion khí còn dư trong chân không.
Chọn đáp án A
Các electron phát ra từ catốt.
Người ta kết luận tia catốt là dòng hạt điện tích âm vì
A. Nó có mang năng lượng.
B. Khi rọi vào vật nào, nó làm cho vật đó tích điện âm.
C. Nó bị điện trường làm lệch hướng.
D. Nó làm huỳnh quang thủy tinh.
Chọn đáp án B
Vì khi rọi vào vật nào, nó làm cho vật đó tích điện âm.
Catốt của một điốt chân không có diện tích mặt ngoài \(S = 10m{m^2}\) . Dòng bão hòa \({I_{bh}} = 10mA\) . Tính số electron phát xạ từ một đơn vị diện tích của catốt trong một giây.
Điện lượng chạy qua mặt ngoài của catốt trong một giây là : \(Q = It = {10^{ - 2}}C.\)
Số electron phat ra từ catốt trong một giây:
\(N = \frac{Q}{e} = \frac{{\mathop {10}\nolimits^{ - 2} }}{{1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 6,{25.10^{16}}\)
Số electron phát ra từ một đơn vị điện tích của catốt trong 1 giây:
\(n = \frac{N}{S} = \frac{{6,{{25.10}^{16}}}}{{{{10.10}^{ - 6}}}} = 6,{25.10^{21}}electron\)
Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một sung electron là 2500 V. Tính tốc độ của electron mà súng phát ra. Cho biết khối lượng của electron là \(9,{11.10^{ - 31}}kg\) .
Năng lượng electron nhận được dưới dạng động năng:
\(W = eU = 2500eV = 2500.1,{6.10^{ - 19}} = {4.10^{ - 16}}J\)
Từ công thức: \(W = \frac{1}{2}m{v^2}\)
Suy ra: \(v = \sqrt {\frac{{2W}}{m}} = \sqrt {\frac{{{{2.4.10}^{ - 16}}}}{{9,{{11.10}^{ - 31}}}}} = 2,{96.10^7}m/s\)
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.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 16 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Các tính chất nào sau đây của tia catốt chứng tỏ nó là dòng các êlectrôn bay tự do:
Người ta kết luận tia catốt là dòng hạt điện tích âm vì
Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một sung electron là 2500 V. Tính tốc độ của electron mà súng phát ra. Cho biết khối lượng của electron là \(9,{11.10^{ - 31}}kg\) .
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 16để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 9 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 10 trang 99 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 105 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 105 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 16.1 trang 40 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.2 trang 40 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.3 trang 40 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.4 trang 41 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.5 trang 41 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.6 trang 41 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.7 trang 41 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.8* trang 41 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.9 trang 41 SBT Vật lý 11
Bài tập 16.10 trang 41 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Các tính chất nào sau đây của tia catốt chứng tỏ nó là dòng các êlectrôn bay tự do:
Người ta kết luận tia catốt là dòng hạt điện tích âm vì
Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một sung electron là 2500 V. Tính tốc độ của electron mà súng phát ra. Cho biết khối lượng của electron là \(9,{11.10^{ - 31}}kg\) .
Dòng điện trong chân không sinh ra do chuyển động của:
Catốt của một điốt chân không có diện tích mặt ngoài \(S = 10m{m^2}\) . Dòng bão hòa \({I_{bh}} = 10mA\) . Tính số electron phát xạ từ một đơn vị diện tích của catốt trong một giây.
Bản chất dòng điện trong kim loại khác với bản chất dòng điện trong chân không và trong chất khí như thế nào ?
Dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và electron tự do là dòng điện trong môi trường
So sánh bản chất thì dòng điện trong các môi trường nào do cùng 1 loại hạt tải điện tạo nên ?
Bản chất của dòng điện trong chân không là
Cường độ dòng điện bão hoà trong chân không tăng khi nhiệt độ catôt tăng là do
Xác định vận tốc của êlectron bay trone điện trường giữa anôt và catot của ống tia catôt khi hiệu điện thế giữa hai điện cực này là UAK = 2400 V. Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1,10-31 kg và điện tích -e = -1,6.10-19 C. Coi rằng êlectron bay ra khỏi catôt với vận tốc v0 = 0.
Xác định vận tốc chuỵển động nhiệt u của êlectron khi nó vừa bay ra khỏi catôt ở nhiệt độ T = 2000 K trong đèn điôt chân không. Cho biết êlectron có khối lượng m = 9,1.10-31kg và năng lượng chuyển động nhiệt ở nhiệt độ T là \(\varepsilon = \frac{{3kT}}{2}\), với k = 1,38.10-23 J/K .
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
A. Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau.
B. Năng lượng của phôtôn càng lớn khi bước sóng ánh sáng ứng với phôtôn đó càng lớn.
C. Năng lượng của phôtôn ánh sáng tím nhỏ hơn năng lượng của phôtôn ánh sáng đỏ.
D. Phôtôn có thể tồn tại trong trạng thái đứng yên.
Câu trả lời của bạn
Thuyết lượng tử ánh sáng
+ Chùm ánh sáng là chùm các phôtôn (các lượng tử ánh sáng). Mỗi phôtôn có năng lượng xác định (năng lượng của 1 phô tôn:
+ Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.
+ Phân tử, nguyên tử, electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn.
+ Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân không.
+ Năng lượng của mỗi phôtôn rất nhỏ. Một chùm sáng dù yếu cũng chứa rất nhiều phôtôn do rất nhiều nguyên tử, phân tử phát ra. Vì vậy ta nhìn thấy chùm sáng liên tục.
+ Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có phôtôn đứng yên.
→ Phát biểu đúng là: Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều mang năng lượng như nhau
Chọn A.
Câu trả lời của bạn
Khi đặt vào anôt và catôt một hiệu điện thế UAK< 0 thì điện trường hướng ngược lại từ catôt đến anôt, lực điện tác dụng làm cản trở chuyển động của êlectron phát xạ nhiệt chuyển động từ catôt đến anôt. Tuy nhiên nếu |UAK| nhỏ thì vẫn có một số êlectron đến được anôt tạo thành một dòng điện nhỏ. Khi |UAK| có giá trị lớn thì lúc đó không còn một êlectron nào đến được anôt, ta gọi đó là hiệu điện thế hãm Uh
Câu trả lời của bạn
Khi nhiệt độ của catôt tăng thì các êlectron phát xạ nhiệt càng nhiều, do đó số lượng êlectron đến được anôt tăng lên làm dòng điện bão hoà Ibh tăng lên.
A. 6,15.1015 êlectron.
B.6,15.1018 êlectron
C. 6,25.1015 êlectron.
D.6,25.1018 êlectron
Câu trả lời của bạn
C là đáp số đúng.
Ta có \({I_{bh}} = 1mA = {10^{ - 3}}\left( A \right)\)
Số êlectron bứt ra khỏi catôt là :
\(n = {{{I_{bh}}} \over e} = {{{{10}^{ - 3}}} \over {1,{{6.10}^{ - 19}}}} = 6,{25.10^{15}}\)
Câu trả lời của bạn
Khi hiệu điện thế UAK giữa anôt A và catôt K của đèn điôt chân không có giá trị âm và nhỏ, thì chỉ có một số ít êlectron bay ra từ catôt có động năng lớn, đủ để thắng công cản của lực điện trường, mới có thể chuyển động được tới anôt A. Vì thế, cường độ dòng điện IA chạy qua điôt này khi đó có giá trị khác không và khá nhỏ.
Câu trả lời của bạn
Nếu ban đầu chưa nối cực K với nguồn \(\xi_1\) thì điôt chưa bị phân cực, sau đó đóng K1 thì điôt bị đốt nóng, kết quả có các êlectron phát xạ nhiệt từ catôt K, các êlectron này chuyển động hỗn loạn trong không gian của điôt, và do đó có một số êlectron đi vào cực A tạo thành 1 dòng điện nhỏ, ta thấy kim miliampe bị lệch chút ít. Do đó số chỉ của điện kế rất nhỏ, gần bằng 0.
Câu trả lời của bạn
Ở nhiệt độ thường, khó có thể có các electron tự do bứt ra khỏi mặt kim loại vì:
Electron tự do trong kim loại muốn bứt ra khỏi mặt kim loại thì phải có một động năng đủ lớn để thắng được lực hút của các ion kim loại, ở nhiệt độ bình thường, động năng trung bình của chuyển động nhiệt của các êlectron nhỏ hơn công thoát này, tuy nhiên cũng có trường hợp một số ít các êlectron có động năng chuyển động nhiệt rất lớn do ít va chạm với các ion dương ở các nút mạng tinh thể, khi đến bề mặt kim loại, các êlectron này có thể bứt ra khỏi mặt kim loại.
\(v = \sqrt {{{2eU} \over m}} \)
trong đó m là khối lượng và e là độ lớn điện tích của êlectron, U là hiệu điện thế giữa anôt A và catôt K của điôt chân không. Bỏ qua vận tốc ban đầu của electron khi mới bứt ra khỏi catôt.
Câu trả lời của bạn
Gọi U là hiệu điện thế giữa anôt và catôt. Trong điôt chân không, êlectron chịu tác dụng của lực điện trường, bay từ catôt đến anôt. Khi đó độ biến thiên động năng của êlectron có giá trị bằng công của lực điện trường :
\(\dfrac{mv^2}{2} - \dfrac{mv_0^2}{2} = eU\)
Vì vận tốc chuyển động nhiệt của êlectron khá nhỏ có thể bỏ qua, nên có thể xem như êlectron rời khỏi catôt với vận tốc v0 = 0. Như vậy, ta suy ra :
\(\dfrac{mv^2}{2} = eU \Rightarrow v = \sqrt {\dfrac{2eU}{m}} \)
Cho biết điện tích của êlectron là - e = - l,6.10-19 C.
Câu trả lời của bạn
Trong đèn điôt chân không, lượng điện tích của N electron tải từ catôt sang anôt sau mỗi giây tính bằng :
\(q = Ne\)
Khi cường độ dòng điện trong đèn điôt đạt giá trị bão hoà Ibh, thì lượng điện tích này đúng bằng cường độ dòng điện bão hoà Ibh.
\(q =I_{bh}\)
Từ đó ta suy ra
\(N = \dfrac{I_{bh}}{e} = \dfrac{12.10^{ - 3}}{1,6.10^{ - 19}} = {7,5.10^{16}}\) electron.
Câu trả lời của bạn
Khi hiệu điện thế UAK giữa anôt A và catôt K của điôt chân không tăng đến một giá trị dương đủ lớn, thì điện trường giữa anôt A và catôt K đủ mạnh và làm cho mọi êlectron phát ra từ catôt K đều bị hút cả về anôt A. Vì thế. cường độ dòng điện IA chạy qua điôt này khi đó không tăng nữa và đạt giá trị bão hoà.
Câu trả lời của bạn
Ở nhiệt độ T, electron có động năng \({{\rm{W}}_d} = \dfrac{mu^2}{2}\) đúng bằng năng lượng chuyển động nhiệt \(\varepsilon = \dfrac{3kT}{2}\) của nó, tức là:
\(\dfrac{mu^2}{2} = \dfrac{3kT}{2}\)
Từ đó suy ra vận tốc chuyển động nhiệt của êlectron ở nhiệt đô \(T = 2000K\):
\(u = \sqrt {\dfrac{3kT}{m}} = \sqrt {\dfrac{3.1,38.10^{ - 23}.2000}{9,1.10^{ - 31}}} \approx {3.10^5}m/s\)
Câu trả lời của bạn
Áp dụng công thức chứng minh được trong bài tập 16.8*:
\(v = \sqrt {\dfrac{2eU}{m}} \)
Thay số ta tìm được:
\(v = \sqrt {\dfrac{2.1,6.10^{ - 19}.2400}{9,1.10^{ - 31}}} \approx {2,9.10^7}m/s.\)
Câu trả lời của bạn
Trên đồ thị hình 16.2 SGK, dòng điện bão hòa khoảng 20mA.
Câu trả lời của bạn
Khi áp suất còn lớn thì hạt tải điện ban đầu được tạo ra do các tác nhân ion hóa được gia tốc trong điện trường giữa hai cực anot và catot sẽ bị va chạm với các phân tử khí trong môi trường. Vì vậy động năng nó đạt được không đủ lớn, nên không ion hóa được các phần tử khác nhau và không gây được hiện tượng nhân số hạt tải điện => không thấy quá trình phóng điện qua chất khí.
Khi áp suất đã đủ nhỏ quãng đường tự do trung bình của các hạt tải tăng lên, động năng đủ lớn, có thể ion hóa được các phần tử khí khác và gây được hiện tượng nhân số hạt tải điện. Lúc đó, dù ngừng phun các hạt tải vào môi trường vẫn duy trì được dòng điện => có quá trình phóng điện tự lực.
Câu trả lời của bạn
Trong hiện tượng phóng điện thành miền trong khí kém: chùm electron phát ra từ catot là nhờ các phần tử khí trong khí kém bị icon hóa thành các ion dương. Các ion này được gia tốc bởi hiệu điện thế giữa anot và catot nên có động năng đủ lớn tới đập vào catot làm phát ra các electron ( phát xạ lạnh điện tử, khác với phát xạ điện nhiệt tử trong điốt chân không). Các electron này chuyển động từ catot về anot tạo thành chùm catot.
* Khi áp suất khoảng 1 mmHg đến 0,01 mmHg có miền tối catot và cột sáng anot.
* Khi áp suất khoảng 0,01 mmHg: có miền tối catot choán đầy ống và cột sáng anot biến mất.
* Nhưng khi áp suất thấp hơn nữa, số lượng phân tử khi ống quá nhỏ, lượng ion dương tới đập vào catot quá ít không đủ để duy trì số lượng electron bứt khỏi catot để tạo thành tia catot, khi đó sẽ biến mất.
Câu trả lời của bạn
Chân không không dẫn điện vì nó không có các hạt tải điện.
Câu trả lời của bạn
Để tạo được dòng điện trong chân không, ta phải đưa hạt tải điện là các êlectrôn vào trong đó. Cách đơn giản là nung nóng catốt để làm phát xạ nhiệt êlectrôn.
Ngoài ra, có thể dùng các bức xạ điện tử như tia tử ngoại, ánh sáng thấy được, chùm trong icon dương… chiếu vào catot đẻ phát xạ lạnh electron.
Câu trả lời của bạn
Điốt chân không gồm một bóng thủy tinh đã hút chân không, bên trong có đặt hai điện cực: Catot là dây tóc vônfram và anot là một bản kim loại. Tính chất của điốt chân không là tính chỉnh lưu, nó chỉ cho dòng điện chạy theo một chiều từ anốt sang catot.
Câu trả lời của bạn
Tia catot là một dòng các electron phát ra từ catot, có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian, được sinh ra khi phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp.
Câu trả lời của bạn
Khi phóng điện qua khí ở áp suất thấp, các iôn dương nhận năng lượng của điện trường, đập vào catốt, sinh ra các êlectron mới có thể duy trì quá trình phóng điện. Các êlectron tạo ra có thể chuyển động trên một đoạn đường dài mà không va chạm với các phân tử khí, đó chính là tia catốt.
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *