Электрический ток в газах

Ионизация газов

Расщепление нейтральных атомов и молекул газа на ионы и свободные электроны происходит под действием ионизатора: сильный нагрев, коротковолновое излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское, γ -излучение), бомбардировка элект-ронами, протонами и т. д.

Энергия, которую надо затратить, чтобы из молекулы (атома) выбить один электрон называется энергией ионизации (для различных веществ она составляет 4 ÷ 25 эВ).

Процесс, обратный ионизации: положительные и отрицательные ионы, положительные ионы и электроны, встречаясь, воссоединяются между собой с образованием нейтральных, атомов и молекул называется рекомбинацией

Прохождение электрического тока через газы представляет собой газовый разряд. Характер газового разряда определяется составом газа, его температурой и давлением, размерами, конфигу-рацией и материалом электродов, приложенным напряжением, плотностью газа.

Разряд, существующий только под действием внешних ионизаторов это несамостоятельный газовый разряд

Вольт-амперная характеристика газового разряда

Зависимость тока в цепи, содержащий газовый промежуток газовый промежуток, от приложенного напряжения..На участке ОА выполняется закон Ома, затем сила тока растет, но медленно, а затем прекращается совсем (участок ВС), Участок ВС соответствует току насыщения (ионы и электроны, создаваемые внешним ионизатором за единицу времени, за это же время достигают электродов).Ток I_нас определяется мощностью иони­затора.

Разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего иони­затора называется самостоятельным газовым разрядом.

Типы самостоятельного разряда:

1 тлеющий - возникает при низком давлении.

2.искровой - возникает при большой напряженнос-ти электрического поля в газе, находящемся под высоким давлением порядка атмосферного.

3.дуговой - возникает: а) если после зажигания искрового разряда, от мощного источника постепенно уменьшать расстояние между электродами; б) минуя стадию искры, если электроды (например, угольные) сбли­зить до соприкосновения, а потом развести,

4.коронный - возникает при высоком давлении в резко неоднородном поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности (например, острия).

Механизм возникновения самостоятельного

разряда

При больших напряжениях между электродами газового промежутка ток сильно возрастает (участки CD и DE, см. рисунок). Возникающие под действием внешнего ионизатора электроны, сильно ускоренные электрическим нолем, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, ионизируют их, в результате чего образуются вторичные электроны и положительные ионы. Последние движутся к катоду, а электроны — к аноду. Вторичные электроны вновь ионизируют молекулы газа, и, следовательно, общее количество электронов и ионов, будет возрастать по мере продвижения электронов к аноду лавинообразно. Это является причиной увеличения электрического тока на участке CD. Описанный процесс называется ударной ионизацией.

Для поддержания самостоятельного разряда только ударной ионизации недостаточно. Возможны еще процессы: ускоренные электрическим полем положительные ионы, выбивают из катода электроны; выбивание электронов из катода под действием фотонов; фотон, поглощенный молекулой, ионизирует ее и т.д., т.е. происходит " воспроизводство" электронных лавин.