В) Электрический ток в газах. Понятие о плазме
Газы при обычных условиях не проводят электрического тока. Вследствие нагревания, воздействия излучения и т.п. часть газа ионизуется: часть атомов теряет электроны - возникают положительные ионы, часть нейтральных атомов захватывает электроны - возникают отрицательные ионы. Таким образом, носителями заряда в газах являются электроны и ионы. Одновременно с процессом ионизации в газе происходит обратный процесс - рекомбинация - образование нейтральных атомов при столкновении ионов с электронами.
Процесс протекания тока через газ называют газовым разрядом. При малых значениях напряженности электрического поля ток в газе может существовать только при наличии внешнего ионизатора (пламя, излучение и т.п.). Такой разряд называется несамостоятельным.
При небольших значениях напряженности электрического поля (напряжения между электродами) ток в газе пропорционален напряжению (участок 1 вольтамперной характеристики, изображенной на Рис. 3.58). При этих условиях ток в газе подчиняется закону Ома. При увеличении напряжения все большая часть созданных ионизатором заряженных частиц будет достигать электродов, и, наконец, все ионы, ежесекундно создаваемые ионизатором, будут достигать электродов, рост тока сначала замедлится, а затем и вовсе прекратится, несмотря на увеличение напряжения наступит насыщение (участок 2). Закон Ома на этом участке не выполняется.
|
|
|
Рис. 3.58 Вольтамперная характеристика газового
разряда
При дальнейшем значительном увеличении напряженности поля Е ускоряемые на длине свободного пробега l электроны приобретают энергию 
, достаточную для выбивания электрона из нейтрального атома при соударении. Такой процесс называют ионизацией при соударении. Процесс образования положительных ионов и электронов будет нарастать лавинообразно, что приведет к возрастанию тока (участок 3). Если при этом убрать внешний ионизатор, то ток прекратится, так как однажды возникшие лавины дойдут до электродов, а новых лавин образовываться не будет. Начальные электроны, необходимые для образования лавин уже без действия ионизатора, могут возникать в газе при бомбардировке катода положительными ионами (вторичная электронная эмиссия), но для этого необходимо более высокое значение напряженности электрического поля. Ток при таких условиях будет существовать без внешнего ионизатора (участок 4), и такой разряд называется самостоятельным.
Основные виды газовых разрядов. Тлеющий разряд возникает в разреженном газе при давлении 0,01- 10 мм рт.ст. В таком газе столкновения происходят значительно реже и электроны на большей длине свободного пробега получают энергию, достаточную для ионизации атомов при меньшей напряженности электрического поля. Свечение тлеющего разряда применяется в осветительной технике, световой рекламе.
|
|
|
Искровой разряд возникает в сильно неоднородном электрическом поле вблизи заостренных электродов, где напряженность поля особенно велика и происходит вырывание электронов из металла под действием поля (автоэлектронная эмиссия). Разряд имеет форму ярко светящегося канала, соединяющего электроды. Искровой разряд применяется в системах зажигания бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Гигантскую электрическую искру представляет собой молния.
Дуговой разряд возникает при небольших напряжениях между электродами. Носители заряда возникают за счет термоэлектронной эмиссии - испускания электронов раскаленными электродами. Для зажигания разряда электроды вначале нагреваются за счет протекания сильного тока короткого замыкания при соприкосновении электродов. Затем электроды раздвигаются. Этот разряд применяется при сварке и плавке металлов.
Плазма – «четвертое состояние вещества» – высокоионизированный газ, плотности положительных и отрицательных зарядов в котором одинаковы. Ввиду этого плазма электронейтральна. Плазма взаимодействует с электрическим и магнитным полями. Различают низкотемпературную плазму (T<105) - тлеющий разряд, пламя, ионосфера Земли и др. и высокотемпературную (горячую) плазму(T>106) - вещество в недрах звезд, в термоядерных реакторах.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 315; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!