Curentul electric într-un gaz

În condiții normale, gazele sunt dielectrici, deoarece compus din atomi neutri și molecule, și au un număr suficient de sarcini libere.

Ionizare și recombinarea

Gaze devin conductori doar atunci când acestea sunt într-un fel ionizat. Ionizarea gazelor este, care separă unul sau mai mulți electroni sub influența oricărui atom de motive. Ca rezultat, în loc de un atom neutru având un ion pozitiv și un electron.

molecule dezagregare § în ioni și electroni se numește gaz de ionizare.

O parte a electronilor formate pot fi capturate cu alți atomi neutri, iar apoi poyavlyayutsyaotritsatelno ioni.

Astfel, în gazul ionizat purtătorilor de sarcină sunt de trei tipuri: electroni, ioni pozitivi și negativi.

Detasamentul unui electron dintr-un atom necesită o anumită costurile energetice - Wi energie de ionizare. Energia de ionizare depinde de natura chimică a gazului și starea energetică a unui electron dintr-un atom. Astfel, pentru separarea primului electron al atomului de azot necesită o energie de 14,5 eV, și de a detașa al doilea electron - 29,5 eV pentru a treia separare - 47,4 eV.

Factorii care determina ionizarea unui gaz numit ionizatoare de.

Există trei tipuri de ionizare: ionizare termică, fotoionizare și ionizare de impact.

§ ionizare termică se întâmplă ca urmare a coliziunii atomilor sau moleculelor de gaz la temperatură ridicată, în cazul în care energia cinetică a mișcării relative a particulelor depășește energia de coliziune a atomului de legare de electroni.

§ fotoionizare are loc sub acțiunea radiațiilor electromagnetice (ultraviolete, raze X sau # 947; radiații) atunci când energia necesară pentru a elimina un electron dintr-un atom, un cuantum de radiatii este transferat la el.

§ Ionizarea cu impact (sau ionizare impact) - este formarea de ioni încărcați pozitiv în urma coliziunilor de atomi sau molecule cu rapid, având un nivel ridicat de electroni cu energie cinetică.

Procesul este întotdeauna însoțită de ionizare opus procesului de recuperare a gazelor de molecule neutre de ioni încărcate opus datorită atracției lor electrice. Acest fenomen se numește recombinare. Atunci când energia comunicatelor de recombinare egală cu energia cheltuită pe ionizare. Acest lucru poate cauza, de exemplu, strălucirea gazului.

În cazul în care acțiunea este întotdeauna ionizator, se stabilește echilibrul dinamic în care fiecare unitate de timp este redus la fel de mult ca și molecule, cât de multe dintre ele se descompune în ioni într-un gaz ionizat. Concentrația particulelor încărcate în gaze ionizate rămâne neschimbat. Dacă vom desființa ionizator, recombinarea va începe să domine peste ionizare și numărul de ioni redus rapid la aproape zero. Prin urmare, prezența particulelor încărcate în gazul - un fenomen temporar (până ionizator funcționează).

În absența câmpului extern, particulele încărcate muta aleatoriu.

La plasarea gazului ionizat în câmp electric la tarifele libere începe să opereze forțe electrice, și ele derivă paralele cu liniile de tensiune: electroni și ioni negativi - anodul, ioni pozitivi - catod (figura 1.). Ionii de electrozi sunt transformați în atomi neutri, oferirea sau primirea de electroni, completând astfel circuitul. In gazul de un curent electric.

curent electric § din gazele - este dirijat mișcarea de ioni și electroni.

Curentul electric în gaze numite cu descărcare în gaz.

curentul total din gazul compus din două fluxuri de particule încărcate: fluxul care vine la catod, iar fluxul direcționat spre anod.

Gazele se combină conductivitate electrică, similară cu conductivitatea metalelor, conductivitatea de ioni, conductivitatea unor astfel de soluții apoase sau topiturile de electroliți.

Astfel, conductivitatea gazului este ionic electronic în natură.

În cazul în care, după atingerea saturației continuă să crească diferența de potențial între electrozi, intensitatea curentului pentru o tensiune suficient de mare va crește brusc (Fig. 4). Aceasta înseamnă că există ioni de gaz suplimentare peste cele care sunt formate prin acțiunea ionizatorului. Puterea actuală se poate ridica la sute și mii de ori, iar numărul de particule încărcate produse în procesul de descărcare poate deveni atât de mare încât ionizator extern nu mai este necesar pentru a menține descărcarea. Prin urmare, ionizatorului poate fi acum eliminate. Deoarece descărcarea nu are nevoie să mențină ionizator sale externe, se numește auto-descărcare de gestiune.

Tensiunea U = UBR. în care descărcarea neautonome electric devine gaz de tensiune defalcare autoîntitulat. iar procesul în sine a unei astfel de tranziție - descompunerea gazului electric.

Un electron de accelerare a câmpului electric în drum spre anod se confruntă cu ionii și moleculele neutre. Între două ciocniri succesive crește energia electronilor prin operarea intensitatea câmpului electric. Cu cât diferența de potențial dintre electrozi, cu atât mai mare intensitatea câmpului electric.

În cazul în care energia cinetică depășește activitatea Wi. care trebuie efectuate pentru a ioniza atom neutru (sau moleculă), electronul in ciocniri cu atomi (sau molecule) are loc lui (ei) cu ionizare numită ionizare prin impact electronic.

Ca rezultat al ciocnirilor de electroni cu un alt atom formează un ion pozitiv și un electron. Astfel, în loc de particule singulare încărcate apar trei - ion și doi electroni. Acesti electroni, la rândul lor, pregătite în domeniul energetic și ioniza noilor atomi și t. D. Din acest motiv, numărul de particule încărcate crește foarte rapid. Procedeul descris este similar cu formarea unei avalanșe în munți și așa numitul electron (sau ioni) avalanșă.

Avalanche crește numărul de particule încărcate în gazul poate fi inițiată prin acțiunea câmpurilor electrice puternice, în cazul în care gazul ar fi cel puțin un electron. nu este necesară ionizator în acest caz. De exemplu, în aerul înconjurător, există întotdeauna un anumit număr de ioni și electroni produși prin acțiunea crustă radioactivă radiație, radiații ultraviolete și cu raze X de la soare si alte radiatii care pătrunde în atmosfera pământului din spațiu.

Atragem atenția asupra faptului că rolul de electroni și ioni în formarea de incarcari avalanșă în gazele variază. Rolul principal în ionizare de impact joaca electroni liberi.

Dar numai prin ionizare electronică de impact nu poate oferi pe termen lung de auto-descărcare de gestiune. Într-adevăr, pentru că toate decurg astfel electronii se deplasează spre anod și anodul ajunge „sunt eliminate din joc.“ Pentru a menține emisia de evacuare necesară a electronilor din catod ( „emisie“ înseamnă „care emite“). Emisia de electroni se poate datora mai multe motive.

Ionii pozitivi formați în coliziune a electronilor cu atomii neutri, în timpul mișcării sale spre catod sub câmpul dobândi energie cinetică mare. Atunci când astfel de umflaturi ioni rapide pe catod de suprafața catodului, electronii sunt eliminați.

Catodul poate emite electroni când este încălzit la o temperatură ridicată. Acest proces se numește emisie termionică. Acesta poate fi considerat ca evaporarea electronilor din metal. In multe solide de emisie termoionici are loc la temperaturi la care evaporarea substanței în sine nu este suficient. Astfel de materiale și utilizate pentru fabricarea catozilor.

Cu încălzire catod autodescărcare pot apărea din cauza bombardamentului ionilor pozitive. Dacă energia de ioni nu este prea mare, ejecția electronilor de la catod se produce și electronii sunt emise din cauza emisiei termionică.

Gazele de la câmpuri electrice de înaltă electroni ajunge la astfel de energii mari, care începe cu ionizare de impact de electroni. Descărcarea de gestiune devine independentă și continuă fără ionizator extern.