Несамостоятельная проводимость газов:

О пыт: То, каким образом газ можно сделать проводящим, иллюстрирует следующий опыт.

1) Газ в промежутке 1 между электродами нагревается до высокой температуры с помощью зажженной горелки. Гальванометр в этом случае покажет наличие тока в электрической цепи. Значит, можно сделать вывод, что при высокой температуре молекулы газа уже не являются незаряженными, а по крайней мере некоторая их часть распадается на положительные и отрицательные частицы, то есть в газе появляются ионы.

Процесс образования ионов в каком-либо газе называется ионизацией этого газа.

В данном опыте ионизация газа происходит из-за его нагревания до высокой температуры.

2) Если взять и направить в газовый промежуток струю воздуха от маленькой воздуходувки, а на пути струи, вне воздушного промежутка, поместить горелку, то гальванометр покажет некоторый ток. Воздух, проходя через пламя горелки, ионизируется и движется дальше в промежуток между электродами. То, что гальванометр показывает некоторый ток при попадании этого воздуха в промежуток между электродами, означает, что ионы, которые возникли в пламени, не исчезают мгновенно, а перемещаются вместе с газом. Поэтому до промежутка между электродами доходит их небольшая часть, поэтому и возникает некоторый ток.

Если постепенно увеличивать расстояние между пламенем горелки и газовым промежутком, то ток в цепи постепенно ослабевает и при расположении пламени на расстоянии нескольких сантиметров исчезает совсем.

Вывод: после устранения причины, которая вызывает ионизацию газа, число ионов в газе быстро уменьшается и через короткое время газ опять обретает изолирующие свойства, то есть становится диэлектриком.

Ионы в газе исчезают, потому что разноименно заряженные частицы стремятся сблизиться под влиянием силы электрического притяжения и при встрече снова превращаются в нейтральную молекулу. Этот процесс называется рекомбинацией ионов.

Рекомбинация ионов – это процесс, при котором разноименно заряженные частицы, сближаясь под действием сил электрического притяжения, превращаются в нейтральную молекулу.

Из-за рекомбинации, созданная проводимость газа не сохраняется, поэтому для получения длительного тока необходимо, чтобы в газе непрерывно происходила ионизация.

Ионизация газа возможна не только путем его нагревания. Газ может ионизироваться под действием ряда других факторов, например, под действием рентгеновского излучения.

П роцесс ионизации: Ионизация состоит в отрыве от молекулы электрона, из-за чего она превращается в положительный ион. Освободившийся от нее электрон сам становится свободным носителем отрицательного заряда. Во многих случаях электрон прилипает к какой-нибудь нейтральной молекуле газа и превращает ее в отрицательно заряженный ион. Часто положительные и отрицательные ионы представляют собой не отдельные ионизованные молекулы, а группы молекул, прилипших к отрицательному или положительному иону. Поэтому заряд каждого иона равен одному, двум и редко большему числу элементарных зарядов, но массы их могут быть больше масс отдельных атомов и молекул.

В газах не соблюдается закон Ома. Для газов зависимость тока от напряжения имеет сложный вид, в то время как для проводников (и электролитов), которые подчиняются закону Ома, она имеет вид наклонной прямой.

При малых значениях напряжения, график имеет вид прямой (закон Ома приближенно выполняется), а с ростом напряжения прямая загибается и, начиная с некоторого напряжения, переходит в горизонтальную прямую. Это значит, что начиная с некоторого напряжения, ток сохраняет постоянное значение, несмотря на увеличение напряжения. Это постоянное значение силы тока, которое не зависит от напряжения, называется током насыщения.

Е сли продолжать дальше увеличивать напряжение в этом опыте, то при достаточно большом его значении ток резко возрастает. Это говорит о том, что число электронов резко возросло из-за самого электрического поля, которое сообщает некоторым ионам настолько большие скорости, что они, сталкиваясь с нейтральными молекулами, разбивают их на ионы. В итоге, число ионов определяется уже не ионизирующим фактором, то есть нагревом, а действием самого электрического поля, которое теперь само может поддерживать необходимую ионизацию. Поэтому проводимость из несамостоятельной становится самостоятельной. Возникновение самостоятельной проводимости в газе носит характер пробоя газового промежутка.