3. Різні типи самостійних розрядів, умови їхнього виникнення.

Із зростанням напруги між електродами збільшується й кінетична енергія носіїв струму в газі. При досить високій напрузі ця енергія стає настільки великою, що в момент зіткнення електрона, що рухається, з нейтральною молекулою газу в результаті удару вона може втратити свій електрон і перетворитися в позитивний іон.

Це явище називають ударною іонізацією.

Рисунок 4

Електрон, прискорюючись електричним полем, на своєму шляху до анода зіштовхується з іонами й нейтральними молекулами. Як позитивні іони, так і електрони рухаються в полі з однаковою напруженістю, довжина вільного пробігу електрона в багато разів більше довжини вільного пробігу позитивного іона. Отже, основну роль в ударній іонізації грають вільні електрони. У газах при великих напругах електричних полів електрони досягають таких великих енергій, що починається іонізація електронним ударом. Розряд стає самостійним і триває без зовнішнього іонізатора

3.1.Тліючий розряд

Для одержання тліючого розряду зручно використати скляну трубку довжини десь півметра, що містить два металевих електроди.

Рисунок 5

Приєднаємо електроди до джерела постійного струму з напругою в кілька тисяч вольтів і будемо відкачувати повітря із трубки

При атмосферному тиску газ усередині трубки залишається темним, тому що дана напруга недостатня для того, щоб пробити довгий газовий проміжок. Цей вид розряду зручно спостерігати, якщо відстань між електродами трубки близько 0,5 м, а різниця потенціалів - біля тисячі вольтів. Виявляється, що при нормальному атмосферному тиску в трубці розряду немає.

При зменшенні тиску газу приблизно до 40-50 мм рт. ст. у трубці спостерігається вузький світловий шнур; при тиску близько 0,5мм. рт. ст. розряд суцільно заповнює трубку, причому позитивний стовп в аноді розбивається на ряд шарів - страт. При тиску близько 0,02 мм. рт. ст. світіння в трубці пропадає, але яскраво починає світитися скло проти катода. Виникає електричний розряд.

Самостійний розряд, що виникає в газі при зниженому тиску, називають тліючій.

При даному розряді газ добре проводить електричний струм, виходить, у газі увесь час підтримується сильна іонізація.

Спостереження темного катодного простору, пояснюється тим, що електрони починають зіштовхуватися з атомами газу не відразу, а лише на деякій відстані від катода. Ширина катодного темного простору приблизно дорівнює середній довжині вільного пробігу електронів: вона збільшується зі зменшенням тиску газу. У катодному темному просторі електрони, рухаються практично без зіткнень.

3.2. Дуговий розряд

В 1802 році російський фізик Василь Володимирович Петров (1761-1834 р. ) встановив, що якщо приєднати до полюсів великої електричної батареї два шматочки древісного вугілля й, довівши вугілля до зіткнення, злегка їх розсунути, то між кінцями вуглів утвориться яскраве полум'я, а самі кінці вугіль розжарюються добіла, випромінюючи сліпуче світло (електрична дуга).

Сила струму в невеликій дузі досягає декількох амперів, а в великих дугах - декількох сотень ампер при різниці потенціалів усього лише порядку 50 В.

Рисунок 6

На позитивному електроді дуги під впливом бомбардування електронами утвориться поглиблення — кратер. Температура в кратері при атмосферному тиску досягає 4000°С. Для порівняння, відзначимо, що температура на поверхні Сонця 6000°С. Електрична дуга може виникнути не тільки між вугільними, але й між металевими електродами.