4.6.Електричний струм у газах

 

1. Електричний струм у газах

Проведемо дослід

Складемо електричне коло: 1 – металеві пластини; 2 – повітряний проміжок; 3 – потужне джерело струму; 4 – гальванометр; 5 – спиртівка.

Замкнувши коло, побачимо, що стрілка гальванометра не відхиляється

За звичайних умов повітря не проводить електричного струму (а).

Помістимо між металевими пластинами запалену спиртівку – стрілка гальванометра відхилиться.

У разі внесення в повітряний проміжок запаленої спиртівки повітря стає провідником (б).

    

Гази складаються з електрично нейтральних атомів і молекул і за звичайних умов майже не містять вільних носіїв струму (за звичайних умов повітря є ізолятором).

Полум’я спиртівки нагріває повітря, й кінетична енергія теплового руху атомів і молекул повітря збільшується настільки, що в разі їх зіткнення від молекули або атома може відірватися електрон і стати вільним. Втративши електрон, молекула (або атом) стає позитивним йоном.

Здійснюючи тепловий рух, електрон може зіткнутися з нейтральною частинкою і «прилипнути» до неї – утвориться негативний йон.

Йонізація газів – це процес утворення позитивних і негативних йонів та вільних електронів з молекул (атомів) газу.

Рекомбінація газів – це процес возз’єднання протилежно заряджених частинок у нейтральні молекули.

Якщо йонізований газ помістити в електричне поле, то внаслідок дії цього поля позитивні йони рухатимуться в напрямку силових ліній поля, а електрони та негативні йони – в протилежному напрямку.

Електричний струм у газах – це напрямлений рух вільних електронів, позитивних і негативних йонів.

Електричний струм у газах інакше називають газовим розрядом.

2. Несамостійний газовий розряд

Йонізація газу може відбуватися під впливом різних зовнішніх впливів (сильне нагрівання газу, рентгенівське чи радіоактивне випромінювання), що називаються зовнішніми йонізаторами.

Існує 2 види газового розряду: несамостійний і самостійний.

Якщо електропровідність газу виникає під дією йонізаторів, а з видаленням останнього зникає, то це несамостійний розряд.

Несамостійний газовий розряд – це газовий розряд, який відбувається тільки за наявності зовнішнього йонізатора.

3. Самостійний газовий розряд

За певних умов газ може проводити електричний струм і після припинення дії йонізатора.

Самостійний газовий розряд – це газовий розряд, який відбувається без дії зовнішнього йонізатора.

Схема розвитку електронної лавини.

Вільний електрон, прискорений електричним полем, йонізує молекулу або атом і звільняє ще один електрон. Розігнавшись, два електрони звільняють ще два. До анода летять уже чотири електрони і т. д. Число вільних електронів збільшується лавиноподібно доти, доки вони не досягнуть анода.

Позитивні йони прямують до катода й вибивають з нього нові електрони (емісія)

Самостійний газовий розряд підтримується за рахунок ударної йонізації та за рахунок емісії електронів з поверхні катода.