ответы

1.Процесс ионизации заключается в том, что под действием высокой температуры или некоторых лучей молекулы газа теряют электроны, и тем самым превращаются в положительные ионы      Таким образом, в результате происходит освобождение электронов из атомов и молекул, которые могут присоединиться к нейтральным молекулам или атомам, превращая их в отрицательные ионы. Ионы и свободные электроны делают газ проводником электричества.   Ионизация газа может происходить под действием коротковолнового излучения – ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей, а также альфа-, бета- и космических лучей. Рекомбинация – это нейтрализация при встрече разноименных ионов или воссоединение иона и электрона в нейтральную молекулу (атом). Факторы, под действием которых возникает ионизация в газе, называют внешними ионизаторами, а возникающая при этом проводимость называется несамостоятельной проводимостью.  При данной мощности внешнего ионизатора в объёме газа устанавливается равновесное состояние, при котором число пар ионов, возникающих под действием ионизатора за одну секунду в единице объёма, равно числу пар рекомбинировавших ионов. При этом скорость ионизации равна скорости рекомбинации 2. В отличие от растворов электролита, газ при нормальных условиях состоит из нейтральных молекул (или атомов) и поэтому является диэлектриком. Проводником электрического тока газ становится только в том случае, когда хотя бы часть его молекул ионизируется (превращается в ионы) под влиянием ионизатора. Наряду с ионизацией в газе идет процесс рекомбинации ионов. При наличии внешнего электрического поля в ионизированном газе возникает ток, обусловленный движением разноименных ионов во взаимно противоположных направлениях и движением электронов. Благодаря малой вязкости газа, подвижность газовых ионов в тысячи раз больше, чем ионов электролитов. При прекращении действия ионизатора, концентрация иона в газе быстро падает до 0 (в связи с рекомбинацией) и ток прекращается. Ток, для существования которого необходим внешний ионизатор, называется несамостоятельным газовым разрядом. При достаточно сильном электрическом поле в газе начинаются процессы самоионизации, благодаря которым ток может существовать и при отсутствии внешнего ионизатора. Такого рода ток называется самостоятельным газовым разрядом.

• нагревание газа до высокой температуры;

• рентгеновских лучей;

• лучей, возникающих при радиоактивном распаде;

• космических лучей;

• бомбардировки молекул газа быстро движущимися электронами или ионами.

3.Самостоятельный газовый разряд- электрический разряд, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора Виды: 1. Тлеющий разряд используется в газосветных трубках, лампах дневного света, стабилизаторах напряжения, для получения электронных и ионных пучков. Если в катоде сделать щель, то сквозь нее в пространство за катодом проходят узкие ионные пучки, часто называемые каналовыми лучами. Широко используется явление катодного распыления, т.е. разрушение поверхности катода под действием ударяющихся о него положительных ионов. Ультрамикроскопические осколки материала катода летят во все стороны по прямым линиям и покрывают тонким слоем поверхность тел (особенно диэлектриков), помещенных в трубку. Таким способом изготовляют зеркала для ряда приборов, наносят тонкий слой металла на селеновые фотоэлементы. 2. Коронный разряд возникает при нормальном давлении в газе, находящемся в сильно неоднородном электрическом поле (например, около остриев или проводов линий высокого напряжения). При коронном разряде ионизация газа и его свечение происходят лишь вблизи коронирующих электродов. В случае коронирования катода (отрицательная корона) электроны, вызывающие ударную ионизацию молекул газа, выбиваются из катода при бомбардировке его положительными ионами. Если коронируют анод (положительная корона), то рождение электронов происходит вследствие фотоионизации газа вблизи анода. Корона - вредное явление, сопровождающееся утечкой тока и потерей электрической энергии. Для уменьшения коронирования увеличивают радиус кривизны проводников, а их поверхность делают более гладкой. 3. Искровой разряд имеет вид ярких зигзагообразных разветвляющихся нитей-каналов, которые пронизывают разрядный промежуток и исчезают, сменяясь новыми. Каналы искрового разряда начинают расти иногда от положительного электрода, иногда от отрицательного, а иногда и от какой-нибудь точки между электродами. Искровой разряд сопровождается выделением большого количества теплоты, ярким свечением газа, треском или громом. Все эти явления вызываются электронными и ионными лавинами, которые возникают в искровых каналах и приводят к огромному увеличению давления, достигающему 107 108 Па, и повышению температуры до 10000 С. 4  Дуговой разряд-Этот разряд представляет собой одну из форм газового разряда, осуществляющуюся при большой плотности тока и сравнительно небольшом напряжении между электродами (порядка нескольких десятков вольт). Основной причиной дугового разряда является интенсивное испускание термоэлектронов раскаленным катодом. Эти электроны ускоряются электрическим полем и производят ударную ионизацию молекул газа, благодаря чему электрическое сопротивление газового промежутка между электродами сравнительно мало. В ряде случаев дуговой разряд наблюдается и при сравнительно низкой температуре катода (ртутная дуговая лампа). Дуговой разряд нашел применение в ртутном выпрямителе, преобразующем переменный электрический ток в ток постоянного направления.

4 В газовом разряде возникает большое количество положительных ионов вследствие высокой эффективности ударной ионизации, причем концентрация ионов и электронов одинакова. Такая система из электронов и положительных ионов, распределенных с одинаковой концентрацией, называется плазмой. Свойства: -сильное взаимодействие с внешними магнитными и электрическими полями, связанное с ее высокой электропроводностью; -специфическое коллективное взаимодействие частиц плазмы, осуществляющееся через усредненные электрические и магнитные поля, которые создают сами эти частицы; - благодаря коллективным взаимодействиям плазма ведет себя как своеобразная упругая среда, в которой легко возбуждаются и распространяются различного рода колебания и волны (например, ленгмюровские колебания плазмы); -во внешнем магнитном поле плазма ведет себя как диамагнитная среда; - удельная электрическая проводимость σ полностью ионизованной плазмы не зависит от плотности плазмы и увеличивается с ростом термодинамической температуры, пропорционально . При Т ≥ 10⁷ К, σ столь велика, что плазму можно приближенно считать идеальным проводником ().

5. При прохождении тока через катод, он нагревается и начинает испускать электроны, которые движутся к аноду. Скорость движения электронов определяется соотношением напряжений на сетке U_с и аноде U_а. На сетку подается отрицательный потенциал, и сетка отталкивает электроны. На анод подается положительный потенциал, и он притягивает электроны. При малых напряжениях на аноде сетка отталкивает электроны и ток через тиратрон равен нулю. С увеличением напряжения на аноде притяжение к нему начинает перекрывать действие сетки, и электроны получают достаточную энергию и могут вызвать ионизацию газа. В баллоне появляется достаточное количество свободных зарядов, образуется газоразрядная плазма и появляется ток. Напряжение, при котором возникает ток, называется напряжением зажигания U_з. Дальнейший рост напряжения на аноде приводит к росту тока. Положительные ионы, возникшие в результате ионизации, притягиваются к сетке и нейтрализуют ее действие. После зажигания тиратрона, сетка не влияет на его работу.

При уменьшении напряжения на аноде, энергия электронов уменьшается, и начинает преобладать процесс рекомбинации, и разряд прекращается при U_а≤U_з.

Тиратрон используется как выключатель, управляемый напряжением. При разных отрицательных напряжениях на сетке, тиратрон включается при разных напряжениях на аноде. Зависимость U_{а з}=f(U_с) позволяет определить при каких напряжениях включается тиратрон. Зависимость величины анодного напряжения, при котором зажигается тиратрон, от величины сеточного напряжения называется статистической пусковой характеристикой тиратрона (рис. 3). С увеличением сеточного напряжения необходим рост и анодного напряжения для зажигания тиратрона (для появления тока), поэтому характеристика имеет падающий характер. Пусковая характеристика считается основной характеристикой тиратрона.

Каждому значению напряжения на сетке соответствует некоторое определенное значение анодного напряжения, при котором возникает газовый разряд (возникает ток). В данной работе исследуется газовый разряд в тиратроне, имеющем отрицательную пусковую характеристику, которая может быть записана виде:

где С – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции лампы; D – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции лампы, рода газа и его давления.

Тиратроны применяются в различных автоматических устройствах для включения и выключения различных агрегатов, для регулирования скорости электромоторов, контроля над температурой и т.п. Тиратроны применяются в генераторах пилообразных импульсов (генераторы развертки), в стробоскопах, в выпрямителях переменного тока.

6.