- •Билет № 1
- •1 Закон Ньютона:
- •Билет№2
- •Билет № 4
- •Билет № 3
- •Билет № 6
- •Билет №5
- •Билет № 8
- •Билет №21
- •Билет №16
- •Билет № 27
- •Билет № 18
- •Билет № 20
- •Билет № 10
- •Билет № 7
- •Билет № 23
- •Билет № 15
- •17. Билет № 24
- •18. Билет № 9
- •19. Билет № 13
- •20. Билет № 11
- •21. Билет № 26
- •22. Билет №17
- •23. Билет №19
- •24. Билет № 12
- •25. Билет №14
- •26. Билет №25
- •27. Билет №22
Билет № 15
Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Плазма
Газы в обычных условиях почти полностью состоят из нейтральных молекул или атомов и, следовательно, являются диэлектриками. Ионизированные газы являются проводниками.
Различают несколько способов ионизации газа:
Термоионизация – под воздействием высоких температур;
Фотоионизация – под воздействием излучений;
Ударная ионизация – при столкновении быстрых частиц между собой.
Вследствие ионизации часть атомов распадается на положительно заряженные ионы и электроны. В газе могут образовываться и отрицательные ионы, которые появляются благодаря присоединению электронов к нейтральным атомам. Рекомбинация – процесс, обратный ионизации. Таким образом, носителями тока в газах являются электроны, положительные ионы и отрицательные ионы.
Электрическим током в газах называют упорядоченное положительных ионов к катоду, отрицательных ионов и электронов – к катоду. Явление прохождения электрического тока в газах по-другому называют газовым разрядом.
Рассмотрим вольт-амперную характеристику (ВАХ) газового разряда.
I
С
А В
I насыщ
0 UнасыщUпрU
Пусть с помощью какого-либо ионизатора в газе в единицу времени образуется определенное число пар заряженных частиц: положительных ионов и электронов.
Участок ОА: при небольшой разности потенциалов между электродами не все образующиеся ионы и электроны достигают электродов, часть их рекомбинирует; по мере увеличения разности потенциалов число заряженных частиц, достигающих электродов, увеличивается – сила тока линейно возрастает.
Участок АВ: наступает момент, при котором все заряженные частицы, образующиеся в газе за единицу времени, достигают за это время электродов – ток достигает насыщения.
Если действие ионизатора на участках ОА и АВ прекратить, то прекратится и разряд, так как других источников носителей тока нет. Электрический ток, протекающий под действием внешнего ионизатора, называют несамостоятельным газовым разрядом.
Участок ВС: если продолжать увеличивать разность потенциалов на электродах, то с некоторого значения сила тока снова начнет резко возрастать, т.к. начнется:
1) ионизация электронным ударом (свободные электроны становятся настолько быстрыми, что при столкновениях с нейтральными атомами ионизируют их);
2) эмиссия (испускание) электронов с катода (быстрые положительные ионы выбивают с поверхности катода электроны).
Если действие ионизатора на участке ВС прекратить, то разряд не прекратится. Электрический ток, протекающий без действия внешнего ионизатора, называют самостоятельным газовым разрядом. В зависимости от свойств и состояния газа, а также характера и расположения электродов возникают различные виды самостоятельного разряда в газах:
Процесс перехода несамостоятельного газового разряда в самостоятельный называется электрическим пробоем и характеризуется напряжением пробоя.
Плазма – это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически совпадают.
Различают высокотемпературную >105K и низкотемпературную <105K плазму. Проводимость плазмы увеличивается по мере роста степени ионизации. При высокой температуре полностью ионизированная плазма по своей проводимости приближается к сверхпроводникам. В состоянии плазмы находится около 99% вещества Вселенной (звезды, Солнце, межзвездная среда). Плазмой окружена и наша планета: верхний слой атмосферы на высоте 100-30 км – ионосфера, выше ионосферы – радиационные пояса Земли.
Примеры газового разряда: