- •Лекция № 13. Электрический ток в электролитах и газах.
- •I.Электрическая диссоциация молекул в растворах. Закон Ома для жидкостей.
- •II. Электролиз.Законы Фарадея.
- •Законы электролиза (Фарадея).
- •III.Электропроводность газов.Подвижность газовых ионов.
- •IV.Теория самостоятельного и несамостоятельного разряда в газах.
- •1. Пробой газа происходит при постоянном для каждого газа отношении напряженности поля к давлению газа:
- •2. Условие перехода несамостоятельного разряда в самостоятельный:
- •V.Виды самостоятельных газовых разрядов.Катодные и каналовыелучи.Понятие о призме.
- •1. Тлеющий разряд.
- •Описание тлеющего разряда:
- •2. Разряды при нормальных давлениях:
- •3. Катодные и каналовые (анодные) лучи.
- •4. Плазма.
1. Пробой газа происходит при постоянном для каждого газа отношении напряженности поля к давлению газа:
–закон Пашена
2. Условие перехода несамостоятельного разряда в самостоятельный:
γ(eαd– 1) = 1 –теория Таусенда,
где α – коэффициент объемной ионизации;
γ – коэффициент поверхностной ионизации;
d– расстояние между электродами.
V.Виды самостоятельных газовых разрядов.Катодные и каналовыелучи.Понятие о призме.
1. Тлеющий разряд.
Эта форма газового разряда наблюдается в газах при низких давлениях 0,1 ммHg(может быть получен при любых давлениях)
– Первое темное пространство (пространство Крукса). Длина его примерно равна (длине светового пробега электронов). Свечение газа нет, т.к. энергия электронов мала для возбуждения молекул.
– Отрицательное свечение (тлеющее), имеет резкую границу со стороны К и постепенно исчезает со стороны А. Свечение газа.
– Второе темное пространство (Фарадеево), несколько шире (1).
В нем вторичные электроны и электроны ионизации разгоняются в электрическом поле.
– Положительное свечение. Здесь происходит ионизация ударом. Здесь газ сильно ионизирован и обладает большой проводимостью. Мало падение потенциала.
Описание тлеющего разряда:
Положительные ионы, образующиеся в трубке в областях свечения газа, двигаясь к катоду в области (1) под действием сильного электрического поля, приобретают большую Ек. Они бомбардируют К и выбивают электроны (вторичная эмиссия). Вторичные электроны разгоняются в (1) и, сталкиваясь в (2) с нейтральными молекулами газа, ионизируют газ. Здесь образуются ионы+, необходимые для поддержания разряда. Если расстояние между электронамирасстоянию области (1), то разряд гаснет, т.к. источников ионов+.
Применение: 1) неоновые лампы (газосветные);
2) катодное распыление металлов.
|
2. Разряды при нормальных давлениях:
а) коронный происходит в неоднородном электрическом поле (около тел с малыми радиусами кривизны – острие, провода). При разряде ионизация газа и его свечение происходит вблизи заряженных тел. Корона бывает около отрицательного и положительного потенциала тел (положительные и отрицательные короны). В его образовании существенную роль играют электронные лавины. При коронном разряде – неполный пробой газового промежутка между электродами;
б) искровой. Молния. Для воздуха при нормальных условиях пробой начинается в однородном поле в 30 кВ/см;
в) кистевой – это коронный разряд на острие при повышенном напряжении,
г) дуговой происходит при большой плотности тока и при напряжении между электродами в нескольких десятков вольт.
Является результатом интенсивного испускания термоэлектронов раскаленным катодом. Здесь ударная ионизация.
toк= 3000оС
toА= 4000оС
toгаза в канале = 5 ÷ 6·1030С
Дуговой разряд– это тот же искровой эффект, но непрерывный, который получается при уменьшении расстояния между электродами
3. Катодные и каналовые (анодные) лучи.
При очень больших разряжениях 0,001 мм рт. ст. свечение газа прекращается: прекращаются столкновения движущихся электронов и ионов с молекулами газа, при которых молекулы возбуждаются и светятся.
Но при этом наблюдается зеленоватое свечение стекла трубки против катода К.
Объясняется это так:
Разогнанные в поле до очень больших скоростей (порядка 107см/с) положительные ионы приобретают большуюWки, ударяясь о катод, выбивают из него электроны, поток которых устремляется к аноду (А). Эти электроны при движении в поле к аноду разгоняются до еще больших скоростей, чем ионы (порядка 1010см/с), и потому траекториями их движения являются прямые линии – лучи, подобные лучам света.
Вследствие этого только те электроны, на пути которых находится анод, попадают на него, а остальные электроны летят дальше и ударяются о стеклянную стенку трубки, вызывая ее свечение, происходящее за счет люминесценции.
Поток электронов, выбиваемых ион+из катода при тлеющем разряде, называютсякатодные лучи (вообще, это любой поток электронов, летящих от К к А в электрическом поле).
Свойства катодных лучей:
1) Вызывают свечение тел (люминесценцию) при ударе о них.
2) Распространяются прямолинейно.
3) Обладают малой проникающей способностью.
4) Отклоняются в электрическом и магнитном полях.
5) Обладают химическим действием (засвечивание фотопленок).
6) Для получения ренгеновых лучей (при торможении электронов у поверхности твердых тел).
Опыты с катодными лучами:
1) Тень от звезды в катодных лучах.
2) Опыт с вращающейся мельницей.
3) Свечение минералов (люминесценция) под действием катодных лучей.
Положительные ионы, движущиеся от А к К, и возбуждающие катодные лучи, называются анодные или каналовые лучи.
Если в плоскости К сделать отверстие (канал), то ионы+пролетят в закатодное пространство, при этом будет наблюдаться слабосветящийся пучок.
Свойства анодных лучей:
1. Вызывают свечение тел
2. Отклоняются в электрическом токе
3. Вызывают тепловые и механические эффекты.