Xem mục III, Bài 15, SGK Vật lí 11.

Dòng điện trong chất khí được tạo thành bởi các loại hạt tải điện gồm các êlectron tự do, các ion dương và ion âm.

Đặt một hiệu điện thế vào hai điện cực của một ống phóng điện có chứa chất khí đã bị ion hoá. Khi đó các hạt tải điện có sẵn trong ống bị điện trường giữa anôt và catôt tác dụng, nên ngoài chuyển động nhiệt hỗn loạn, chúng còn có thêm chuyển động định hướng : các êlectron và các ion âm chuyển động ngược hướng điện trường bay tới anôt, các ion dương chuyên động theo hướng điện trường-bay về catôt. Chính các dòng hạt tải điện chuyển động định hướng này đã đồng thời góp phần tạo thành dòng điện trong chất khí.

Như vậy, bản chất dòng điện trong chất khí là dòng các êlectron cùng với các ion âm chuyển động ngược hướng điện trường và dòng ion dương chuyển động theo hướng điện trường.

Vì các hạt tải điện chuyển động hỗn loạn, không tạo thành dòng, không theo một hướng nhất định.

Đáp án D

Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác dụng của trọng lực P=mg nên thanh chuyển động nhanh dần  →  v tăng dần

Đồng thời, do sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện I nên thanh AB chịu thêm tác dụng của lực từ  F   =   B I I có hướng đi lên

Mặt khác, suất điện động xuất hiện trong AB là:

e = Δ Φ Δ t = B l v nên  I = e R + r = B l v R + r ⇒ F = B 2 l 2 v R + r

Cho nên khi v tăng dần thì F tăng dần  →  tồn tại thời điểm mà F=P. Khi đó thanh chuyển động thẳng đều.

Khi thanh chuyển động đều thì:

F = m g ⇒ B 2 l 2 v R + r = m g ⇒ v = R + r m g B 2 l 2 = 0,5 + 0,5 .2.10 − 3 .9,8 0,2 2 .0,14 2 = 25 m / s

a) Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng.

Áp dụng định luật Lenxơ, dòng điện cảm ứng sinh ra véc tơ cảm ứng từ cảm ứng B C →  ngược chiều với B → .

Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, ta thấy dòng điện cảm ứng chạy qua R có chiều từ A đến B.

b) Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác dụng của trọng lực P = mg nên thanh chuyển động nhanh dần do đó v tăng dần. 

Sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện I nên thanh AB chịu thêm tác dụng của lực từ F = B.I.l có hướng đi lên.

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch là:  e C = B . l . v

Cường độ dòng điện chạy trong mạch:  I = e C R + r = B . l . v R + r .

Lực từ tác dụng lên thanh: F = B . I . l = B 2 . l 2 . v R + r  hướng thẳng đứng lên trên.

Vì v tăng dần nên F tăng dần cho đến lúc F = P thì thanh chuyển động thẳng đều.  

Khi thanh chuyển động đều thì:  B 2 . l 2 . v R + r = m . g

⇒ v = ( R + r ) . m g B 2 . l 2 = 0 , 5 + 0 , 5 . 2 . 9 , 8 0 , 2 2 . 0 , 14 2 = 25 ( m / s ) .

Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh lúc đó:

U A B = I . R = B . l . v R + r . R = 0 , 2 . 0 , 14 . 25 0 , 5 + 0 , 5 . 0 , 5 = 0 , 35 ( V ) .

c) Khi để nghiêng hai thanh kim loại một góc a so với mặt phẳng ngang

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch lúc này là:

e C = B . cos 90 ° - α . l . v = B . l . v . sin α .

Cường độ dòng điện chạy trong mạch:  I = e C R + r = B . l . v . sin α R + r

Lực từ tác dụng lên thanh: F = B . sin α . I . l = B 2 . l 2 . v . ( sin α ) 2 R + r  hướng lên dọc theo hai thanh song song.

Khi lực từ cân bằng với thành phần của trọng lực hướng dọc theo hai thanh song song là m.g.sina thì thanh chuyển động đều.

Khi đó ta có:  B 2 . l 2 . v . sin 2 ( α ) R + r = m . g . sin α

⇒ v = ( R + r ) . m . g B 2 . l 2 . sin α = ( 0 , 5 + 0 , 5 ) . 2 . 10 - 3 . 9 , 8 0 , 2 2 . 0 , 14 2 . 0 , 87 = 28 , 7 ( m / s )

Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là:

U A B = I . R = B . l . v . sin α R + r . R = 0 , 2 . 0 , 14 , 28 , 7 . 0 , 87 0 , 5 + 0 , 5 . 0 , 5 = 0 , 35 ( V ) .

• Chất dẫn điện tốt nhất là bạc; Chất cách điện tốt nhất là sứ.

• Lõi dây điện thường bằng đồng vì nó là chất dẫn điện tốt thứ hai sau bạc nhưng rẻ hơn bạc rất nhiều.

Thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây sẽ giảm đi:

\(P_{hp}=5^2=25\) lần