ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У ГАЗАХ Йонізація газу За

ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У ГАЗАХ

Йонізація газу За нормальних умов гази є ізоляторами. Але якщо в простір між пластинами конденсатора внести полум'я, наприклад, свічки, то стрілка амперметра відхиляється, сигналізуючи про існування електричного струму. Проходження струму свідчить, що в газі під дією полум'я виникли вільні заряджені частинки, які рухаються.

Йонізація газу Від полум'я швидкості їх різко зростають і в результаті зіткнень молекула може втратити один або кілька електронів, внаслідок чого перетворюється на позитивний йон. Процес утворення йонів називають йонізацією газу, а збудників йонізації — йонізаторами. Відривання електрона від атома (йонізація атома) вимагає затрат певної енергії — енергії йонізації, яка може бути надана атому не лише під час нагрівання газу, а й під час опромінення його рентгенівськими чи ультрафіолетовими променями, ядерним випромінюванням тощо. - + йонізація +

Несамостійний розряд Проходження електричного струму крізь газ називають газовим розрядом. Якщо електропровідність у газі виникає під дією йонізаторів, а з віддаленням останніх припиняється, то має місце несамостійний розряд, а провідність називають несамостійною.

Вольтамперна характеристика За невеликих напруг вольтамперна характеристика є прямою лінією, і сила струму пропорційна напрузі тут справджується закон Ома. Зі збільшенням напруги між електродами лінійна залежність сили струму від напруги порушується сила струму зростає повільніше, ніж напруга. Починаючи з деякої напруги сила струму зберігає стале значення Ін, яке називають струмом насичення.

Самостійний розряд Самостійним називають розряд у газах, який зберігається й після припинення дії зовнішнього йонізатора. За ще більшого значення напруги між електродами сила струму знову різко зростає. Це свідчить про те, що відбувається додаткова, дуже сильна йонізація газу. Зі збільшенням напруженості поля зростає кінетична енергія електронів та йонів і, починаючи з певного значення напруги між електродами, електрони і йони внаслідок співударянь з нейтральними молекулами вибивають з них електрони, тобто додатково йонізують газ. Це явище називають ударною йонізацією молекул газу. Вторинні електрони і йони, які утворюються в результаті додаткової йонізації, теж прискорюються електричним полем і в свою чергу йонізують ударом нові молекули газу. Число носіїв струму в газі наростає лавиноподібно і в такий спосіб сила розрядного струму різко зростає. .

Тліючий розряд. Цей вид розряду спостерігається в газах за низьких тисків (порядку 0, 1 мм рт. ст. ). Такий розряд ви можете спостерігати за допомогою скляної трубки з впаяними електродами А і К, до яких прикладено сталу напругу в кілька сот вольтів. З трубки за допомогою насоса можна поступово відкачувати повітря. Коли тиск газу в ній дорівнює атмосферному, прикладеної напруги недостатньо для пробою газу, і трубка залишається темною. Зі зменшенням тиску газу (до порядку 100 мм рт. ст. ) між анодом і катодом виникає розряд, що має вигляд світного шнура, який з'єднує анод і катод трубки. Починається самостійний газовий розряд. Якщо далі зменшувати тиск, цей шнур розширюється і заповнює весь переріз трубки.

Тліючий розряд Колір світних шарів газового розряду залежить від самого газу. Світіння повітря має бузковий відтінок, неону — оранжево-червоний, аргону — зеленуватий тощо. Тліючий розряд у розріджених газах знаходить широке застосування як джерело світла в різних газосвітних трубках. У лампах денного світла тліючий розряд звичайно відбувається в парі ртуті. Такі трубки в три-чотири рази економічніші за звичайні лампи розжарення. Гелий

Тліючий розряд Газосвітні трубки застосовуються для рекламної і декоративної мети (для чого їм надають обрисів різних фігур і літер). Заповнюючи трубки різними газами (неоном, аргоном, криптоном тощо), можна дістати свічення різного кольору. Тліючий розряд використовується також для катодного розпилення металів та виготовлення високоякісних дзеркал.

Іскровий розряд. Самостійні електричні розряди можуть відбуватися в газах і за нормальних та великих тисків. Якщо поступово збільшувати напругу між двома вміщеними в атмосферне повітря електродами, за певної напруги між електродами проскакує електрична іскра. Вона має вигляд тонкого, яскраво світного, зігнутого і розгалуженого шнура (мал. 205). При цьому іскровий розряд з величезною швидкістю пронизує проміжок між електродами, гасне і знову виникає, так що око бачить одну суцільну іскру. Розряд звичайно супроводжується характерним тріском і блакитнуватим свіченням. Характерним прикладом потужного іскрового розряду є блискавка

Коронний розряд Коронний розряд. За атмосферного тиску в дуже неоднорідних електричних полях, наприклад поблизу проводів ліній високої напруги, спостерігається розряд, світна ділянка якого часто нагадує корону. Тому цей розряд і називають коронним. В міру віддалення від поверхні провідника напруженість швидко зменшується. Тому йонізація і пов'язане з нею свічення повітря спостерігаються лише поблизу провідника.

Коронний розряд Виникнення коронного розряду доводиться завжди враховувати в техніці високих напруг. Так, виникаючи на високовольтних лініях передач, такий розряд призводить до втрат електроенергії. Щоб коронний розряд не міг виникнути, провідники високовольтних ліній повинні мати досить великий діаметр, тим більший, чим вища напруга лінії.

Коронний розряд Перед грозою чи під час неї нерідко на вістрях і гострих кутах високо піднятих предметів (вершинах дерев, шпилях башт, антенах тощо) спалахують схожі на китиці конуси свічення. В давнину це свічення дістало назву вогнів святого Ельма. Особливо часто це свічення спостерігається високо в горах.

Дуговий розряд Дуговий розряд. Якщо одержати іскровий розряд, а потім поступово зменшувати електричний опір кола, зменшуючи відстань між електродами, розряд перейде з переривчастого у безперервний — виникає новий вид газового розряду, який дістав назву дугового. При цьому сила струму різко зростає, досягаючи десятків і сотень амперів, а напруга на розрядному проміжку падає до кількох десятків вольтів.

Дуговий розряд Електроди зближують до дотику, в місцях контакту вони розжарюються струмом, потім їх розсовують і одержують між електродами електричну дугу. Основною причиною дугового розряду є інтенсивне випускання термоелектронів розжареним електродом. Ці електрони прискорюються електричним полем і здійснюють ударну йонізацію молекул газу. Важливе значення має при цьому також термічна йонізація молекул навколишнього середовища.

Дуговий розряд має численні і важливі застосування. Електрична дуга є потужним джерелом світла, і тому її широко використовують у проекційних, прожекторних та інших установках. Особливо широко електричну дугу використовують для зварювання й різання металів, а також у дугових електропечах, які широко застосовуються в сучасній мeталургійній промисловості. У дугових печах виплавляють сталь, чавун, бронзу та інші метали.