Электрический ток в газах. Типы самостоятельного разряда. Плазма

Электрический ток в газах
1. Газы в обычных условиях—диэлектрики. Воздух используют в технике как изолятор: а) в линиях электропередач; б) между обкладками воздушных конденсаторов; в) в контактах выключателей.
2. При определенных условиях газы — проводники: молния, электрическая искра, дуга при сварке. Процесс протекания тока через газ называетсягазовым разрядом. Свободные заряды (ионы обоих знаков и электроны) возникают в газах только в процессе ионизации.
Ионизация газовИонизацию вызывают: Высокая температура. Ультрафиолетовые лучи. Рентгеновские лучи, γ- лучи и т. п. Ионизация осуществляется при условии: еЕλ > W ионизации, где λ — длина свободного пробега заряженных частиц.
Рекомбинация.Вследствие рекомбинации для поддержания длительного тока необходима постоянная ионизация.
Несамостоятельный и самостоятельный разряды Несамостоятельный разряд происходит под действием внешнего ионизатора. Самостоятельный разряд - разряд, происходящий без действия внешнего ионизатора (электронным ударом). Напряжение, при котором возникает самостоятельный разряд, наз. напряжением пробоя (потенциал ионизации).
График: ОА — только часть заряженных частиц доходит до электродов, частьрекомбинирует; АВ—ток почти не увеличивается (ток насыщения); ВС — самостоятельный разряд.
Типы самостоятельного разряда. Техническое применение
1. Тлеющий разряд. Применяется в газосветных трубках, неоновых лампах, цифровых индикаторах, лампах дневного света, ртутных лампах низкого давления.
Несветящаяся часть, прилегающая к катоду, наз. темным катодным пространством, Светящийся столб газа, заполняющий остальную часть, наз. анодным положительным столбом. При определенных давлениях анодный столб распадается на отдельные слои, разделенные темными промежутками (страты). Причиной ионизации газа в тлеющем разряде является ударная ионизация и выбивание электронов из катода положительными ионами.
2. Дуговой разряд. Применяется в ртутных лампах высокого давления, источниках света, при сварке металлов, в электроплавильных печах, при электролизе расплавов, в электропечах.
3. Коронный разряд Высокая напряженность. Используют в электрофильтрах для очистки газов от примесей твердых частиц. Применяется в счетчиках заряженных частиц Гейгера-Мюллера. Громоотвод. Отрицательное явление: вызывает утечку энергии на высоковольтных линиях.
4. Искровой разряд Высокое напряжение. Применяется при обработке металлов. Молния: U=10⁸ В,I=10⁵ А, продолжительность 10^-6 с, диаметр канала 10 - 20 см.
Плазма Частично или полностью ионизованный газ называется плазмой. Наиболее распространенное состояние вещества в природе: Низкотемпературная плазма: Т<10⁵ К. Высокотемпературная плазма: Т>10⁵ К. Можно наблюдать: пламя костра, рекламные газовые трубки, медицинские кварцевые лампы. Большое значение: получение термоядерной реакции.