Giải bài tập Vật lý 11 Bài 16: Dòng điện trong chân không
§16. DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG A/ KIẾN THỨC Cơ BÁN Bản châ't dòng điện trong chân không: Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron được đưa vào khoảng chân không đó. Tia catôt: Là dòng electron phát ra từ catôt có năng lượng lớn bay tự do trong không gian, được sinh ra khi phóng điện qua chất khí ở áp suất tháp. Nó cũng có thế tạo ra bằng một súng electron. Tính chât tia catôt: Tia catôt. phát ra theo phương vuông góc với bề mặt catôt. Tia catôt mang năng lượng lớn: có thế’ làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một sô' tinh thể, làm kim loại phát ra tia X, làm nóng các vật mà nó rọi vào. Tia catôt bị lệch trong điện trường và từ trường. B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Cị. Trên đồ thị c) hình 16.2 dòng bão hòa vào khoảng bao nhiêu? Hình 16.2 C2. Vì sao khi áp suất còn lớn ta không thấy quá trình phóng điện qua khí. và khi áp suất đà đủ nhó lại có quá trình phóng điện tụ duy trì? C3. Vì sao khi rút khí để được chân không tốt hơn thì tia catôt lại biến mất? Hướng dần giải Cp Trên đồ thị c) hình 16.2 SGK, dòng điện bão hòa vào khoáng 20mA c2. Lúc đầu khí bên trong ô'ng đã có sẵn một số ion, do hiệu điện thế lớn nên các ion dương khi đến đập vào catôt thì làm bứt các electron ra khỏi mặt catôt, các electron này đi về anôt, khi áp suâ't còn lớn thì năng lượng electron thu được do chuyến động, không đù ion hóa không khí nên ta không thấy quá trình phóng điện. Khi áp suâ't đù nhỏ, thì các electron vượt qua một khoảng dài mà chưa va chạm với các phân tử khí, do đó hình thành miền tô'i catôt, sau khi vượt qua miền tô'i, electron thu được năng lượng đủ lớn để ion hóa các phân tử khí do va chạm nên trong ô'ng có sự phóng điện tự duy trì. c3. Kill rút khí đế được chân không tốt hơn thì electron đi từ catôt về anôt không va chạm các phân tử khí nên không có sự ion hóa chất khí nên quá trình phóng điện không được duy trì, tia catôt biến mất. c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC Vì sao chân không không dán điện? Bằng cách nào ta tạo được dòng diện trong chân không. Điôt chân không câ’u tạo như thế nào và có tính chât gì? Tia catôt là gì? Có thể tạo ra nó bằng cách nào? Tại sao khi phóng điện qua khí ớ áp suất thâ'p lại sinh ra tia catôt? Kế' vài tính chất cùa tia catõt chứng tỏ nó là dòng các electron bay tự do. Súng electron tạo ra tia catôt theo nguyên tắc nào? Hây kể các ứng dụng cùa tia catôt mà em biết. * ơ bài tập 9 và 10 dưới đậy, phát biếu nào là chính xác? Dòng điện trong chân không sinh ra do chuyến động cùa các electron phát ra từ catôt. các electron mà ta dưa từ bên ngoài vào các điện cực đặt trong chân không, c. các electron phát ra từ anôt bị đô’t nóng đỏ. D. các ion khí còn dư trong chán không. Người ta kết luận tia catôt là dòng hạt tích điện âm vì nó có mang năng lượng. khi rọi vào vật nào nó làm cho vật ây tích điện âm. c. nó bị điện trường làm lệch hướng. D. nó làn) huỳnh quang thủy tinh. Catôt của một diôt chân không có diện tích mật ngoài s = lOmm2. Dòng bảo hòa lb = 10mA. Tính sô electron phát xạ từ một đơn vị diện tích của catôt trong một giây? Hiệu điện thê giữa anôt và catôt cúa một súng electron là 2500V, tính tốc độ cua electron mà súng phát ra. Cho biết khối lượng cúa electron là 9.11.10 ~31kg. Hướng dẫn giải Chân không là môi trường không chứa hạt tải điện nên chân không không dẫn điện. Điôt chân không có cấu tạo gồm catòt được nung nóng và anôt có lỗ thủng để cho dòng electron bay ra và có tính chât chỉ chò dòng điện đi qua theo một chiều từ anôt sang catôt. Tia catôt là dòng các electron có năng lượng lớn bay tự do trong ống nghiệm. Tia catôt được tạo ra bằng cách phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp. Khi phóng điện qua khí ở áp suất thấp thì xảy ra sự ion hóa chất khí do va chạm giữa các electron và các phân tử khí. Tia catôt là dòng electron bay tự do vì nó có thể bị chặn lại khi gặp một vật cản và làm cho vật tích điện âm. Tia catôt còn bị lệch trong điện trường. Súng electron tạo ra tia catôt theo nguyên tắc là: catôt được đốt nóng để phát ra electron, anôt có nhiệm vụ gia tốc chùm electron đồng thời hội tụ chùm electron tại điểm mong muốn. Hai ứng dụng của tia catôt là dùng trong đèn hình và ôìig phóng điện tử. A. 9. B. Cường độ dòng điện bão hòa: I = —ị— t Sô' electron phát xạ từ catôt trong một giây. ne = — = 10-10 ,1 = 6,25. IO16 (electron) e 1,6.10 19 Sô electron phát ra từ một đơn vị diện tích của catôt. M (-ỳ 1 n!6 ni = ^- = = 6,25.1021 (hạt electron) s 10.10s ■ Lực điện tác dụng lên electron. F = q.E = e. — 1,6.10 19.2500.2 9.11.10"31 Mà F = ma = m. => V' 2d 2 e.u.2 => m —— = e — 2d d =x8,78.1014 => v - 3.107(m/s)