I. Chất khí là môi trường cách điện
Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có các hạt tải điện.
II. Sự dẫn điện trong chất khí trong điều kiện thường
Thí nghiệm cho thấy:
+ Trong chất khí cũng có nhưng rất ít các hạt tải điện.
+ Khi dùng ngọn đèn ga để đốt nóng chất khí hoặc chiếu vào chất khí chùm bức xạ tử ngoại thì trong chất khí xuất hiện các hạt tải điện. Khi đó chất khí có khả năng dẫn điện.
III. Bản chất dòng điện trong chất khí
1. Sự ion hoá chất khí và tác nhân ion hoá
Ngọn lửa ga, tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân trong thí nghiệm trên được gọi là tác nhân ion hoá. Tác nhân ion hoá đã ion hoá 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, các electron ngược chiều điện trường. Các hạt tải điện này do chất khí bị ion hóa sinh ra.
2. Quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí
Quá trình dẫn điện của chất khí nhờ có tác nhân ion hoá 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 diện không tự lực không tuân theo định luật Ôm.
Đồ thị sự phụ thuộc I theo U:
IV. Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí. Điều kiện xảy ra dẫn điện tự lực
Quá trình dẫn điện không phải nhờ đến tác nhân ion hóa mà có thể tự duy trì gọi là quá trình dẫn điện tự lực của chất khí.
Có 4 cách để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực:
1. Dòng điện trong chất khí làm cho nhiệt độ tăng cao khiến các phân tử khí ion hóa liên tục.
2. Điện trường rất lớn (3.106V/m trở lên) làm chất khí bị ion hóa ngay ở nhiệt độ thấp.
3. Catốt bị nung nóng đỏ có khả năng bức ra các êlectron làm hạt tải điện. Hiện tượng này gọi là phát xạ nhiệt điện tử hay phóng hồ quang.
4. Catốt không bị nung nóng nhưng nhờ các ion dương năng lương cao đập vào làm bật ra các êlectron làm hạt tải điện.
V. Tia lửa điện. Điều kiện tạo ra tia lửa điện
- Tia lửa điện là một quá trình dẫn điện tự lực của chất khí khi ta đặt giửa hai cực (Anốt và Catốt) một điện trường đủ mạnh để làm cho các phân tử khí bị ion hóa.
- Điều kiện có tia lửa điện: Điện trường giữa hai cực rất lớn (3.106V/m trở lên).
- Ứng dụng: Bugi máy nổ.
VI. Hồ quang điện. Điều kiện tạo ra hồ quang điện
- Hồ quang điện là một quá trình dẫn điện tự lực của chất khi điện trường không lớn và hai điện cực (Anốt và Catốt) bị nung đỏ làm bức ra các êlectron tự do.
- Điều kiện có hồ quang điện: phải làm cho hai điện cực bị nung đỏ.
- Ứng dụng: Hồ quang điện kèm theo sự phát nhiệt rất mạnh, có thể lên tới 35000C. Ứng dụng để hàn điện, đèn chiếu sáng, nung chảy và cắt vật liệu…