2. 2. Электропроводность газов

Газы при небольших значениях напряженности электрического поля обладают исключительно малой проводимостью. Ток в газах может возникнуть только при наличии в них ионов или свободных электронов. Ионизация нейтральных молекул газа возникает либо под действием внешних факторов, либо вследствие соударений за­ряженных частиц с молекулами.

Внешними факторами, вызывающими ионизацию газа, являются рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, космические лучи, радиоактивное излучение, а также термическое воздействие (сильный нагрев газа). Электропроводность газа, обусловленная действием внешних ионизаторов, называется несамостоятельной.

С другой стороны, особенно в разреженных газах, еозможно создание электропроводности за счет ионов, образующихся в резуль­тате соударения заряженных частиц с молекулами газа. Ударная ионизация возникает в газе в тех случаях, когда кинетическая энер­гия заряженных частиц, приобретаемая под действием электриче­ского поля, достигает достаточно больших значений. Электропро­водность газа, обусловленная ударной ионизацией, носит название самостоятельной.

В слабых полях ударная ионизация отсутствует и самостоятель­ной электропроводности не обнаруживается. При ионизации газа, обусловленной внешними факторами, происходит расщепление мо­лекул на положительные и отрицательные ионы. Одновременно часть положительнх ионов, соединяясь с отрицательными частицами, обра­зует нейтральные молекулы. Этот процесс называется рекомбинацией.

Наличие рекомбинации препятствует безграничному росту числа ионов в газе и объясняет установление определенной концентрации ионов спустя короткое время после начала действия внешнего иони­затора.

Предположим, что ионизированный газ находится между двумя плоскими параллельными электродами, к которым приложено элек­трическое напряжение. Ионы под влиянием напряжения будут пере­мещаться, и в цепи возникает ток. Часть ионов будет нейтрализо- вываться на электродах, часть — исчезать за счет рекомбинации.

На начальном участке кривой (до напряжения насыщения £/„), характеризующей зависимость тока в газе от напряжения (рис. 2-2), выполняется закон Ома, при этом запас положительных и отрица­тельных ионов достаточный и его можно считать постоянным. Ток пропорционален напряжению на газовом промежутке. По мере воз­растания приложенного напряжения ионы уносятся к электродам,

2. Б

   33

   огородицкий Н. П. и др.

у не успевая рекомбинировать, и при некотором

1. напряжении все ионы, создаваемые в газовом [ и промежутке, будут разряжаться на электродах. у Очевидно, что дальнейшее увеличение напряже- ^и ния уже не будет вызывать возрастания тока, что соответствует горизонтальному участку кривой на рис. 2-2, Ток насыщения достигается для воздуха в нормальных условиях при расстоянии между электродами, равном 10 мм, и напряженности поля около 0,6 В/м. Реальное значение плотности тока насыщения в воздухе весьма мало и составляет примерно 10~¹⁶ А/м². Поэтому воздух можно рассматривать как весьма совершенный диэлектрик до тех пор, пока не создадутся условия для появления ударной иони­зации. При увеличении напряжения ток остается постоянным лишь до тех пор, пока ионизация осуществляется под действием внешних факторов. При возникновении ударной ионизации появляется само­стоятельная электропроводность (при напряжении, большем на­пряжения ионизации {/„), и ток вновь начинает увеличиваться с возрастанием напряжения (рис. 2-2). Для воздуха Е_и <=& Ю⁵+- Ч- Ю⁶ В/м.