Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный электрический разряд

Лекции по предмету «Физика»
Информация о работе
  • Тема: Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный электрический разряд
  • Количество скачиваний: 0
  • Тип: Лекции
  • Предмет: Физика
  • Количество страниц: 2
  • Язык работы: Русский язык
  • Дата загрузки: 2019-02-21 14:47:44
  • Размер файла: 22 кб
Помогла работа? Поделись ссылкой
Ссылка на страницу (выберите нужный вариант)
  • Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный электрический разряд [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sesiya.ru/lekcii/fizika/1723-elektricheskiy-tok-v-gazah-samostoyatelnyy-i-nesamostoyatelnyy-elektricheskiy-razryad/ (дата обращения: 18.06.2021).
  • Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный электрический разряд // https://www.sesiya.ru/lekcii/fizika/1723-elektricheskiy-tok-v-gazah-samostoyatelnyy-i-nesamostoyatelnyy-elektricheskiy-razryad/.
Есть ненужная работа?

Добавь её на сайт, помоги студентам и школьникам выполнять работы самостоятельно

добавить работу
Обратиться за помощью в подготовке работы

Заполнение формы не обязывает Вас к заказу

Информация о документе

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

  1. Условие возникновения электрического тока в газах.

  • При нормальных давлениях и температурах газы являются диэлектриками(изоляторами). Изолирующие свойства газов объясняются отсутствием в них свободных электрических зарядов.

  • Чтобы газ стал проводником, его необходимо ионизировать, т.е. превратить часть его молекул и атомов в ионы, оторвав от них электроны. Распад молекул на ионы называется ионизацией газа.

  • Термическая ионизация





А


+ -

  • Ионизирующие излучения.


Ионизатор






А

+ -

  • Ионизация газов может происходить под действием следующих факторов:

  1. Нагрев до высоких температур.

При нагревании скорости молекул увеличиваются. При их столкновении происходит распад молекул на положительные ионы и электроны. При присоединении электронов к нейтральным атомам образуются отрицательные ионы.


  1. Под действием ионизирующих излучений (ультрафиолетовых, рентгеновских, радиоактивных - - излучения, - излучения, - излучения), происходит вырывание электронов из атомов.

  • Энергия, которую необходимо затратить, чтобы вырвать электрон из атома, называется энергией ионизации.

  • Рекомбинация – процесс соединения электронов с положительными ионами в нейтральных молекулы( атомы).

  • Если интенсивность ионизатора постоянна, то между процессами ионизации и рекомбинации устанавливается состояние динамического равновесия.

Выводы.

  • В газах существуют носители зарядов трех видов: свободные электроны, отрицательные ионы и положительные ионы.

  • Если в ионизированном газе создать электрическое поле, то образуется электрический ток, который называется электрическим газовым разрядом.


  • Электрический ток в газе представляет собой направленное движение положительных ионов к катоду, а отрицательных ионов и свободных электронов к аноду.

II. Виды газовых разрядов.

Несамостоятельный газовый разряд – существует при постоянном воздействии на газ внешнего ионизатора.

I

В С

А



  1. U


  • Вольтамперная характеристика несамостоятельного разряда.

  • ОА- область закона Ома.

  • ВС – участок тока насыщения. Все ионизированные под действием ионизатора частицы достигают электродов, не успев рекомбинировать.

Самостоятельный газовый разряд – разряд, который не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе. Д




С



  1. U

  • Вольтамперная характеристика самостоятельного разряда.

  • СД – область ударной ионизации.

III. Ионизация электронным ударом.

  • Механизм образования электронно – ионной лавины.

-К + А

В результате столкновения электрона с атомом образуется еще один электрон и положительный ион. Электроны ускоряются полем и ионизируют новые атомы. Число заряженных частиц быстро возрастает. Образуется электронно – ионная лавина. Ток резко возрастает.

  • Условие ударной ионизации.

Для ионизации необходимо, чтобы кинетическая энергия электрона перед ударом была больше энергии ионизации: . - работа по ионизации атома. - кинетическая энергия электрона.

Кинетическая энергия электрона равна работе электрического поля в промежутках между двумя последовательными соударениями: .

- напряженность электрического поля, l длина свободного пробега электрона. Отсюда получаем условие ударной ионизации: .

  • Основную роль в ударной ионизации играют свободные электроны по двум причинам:

  1. Длина свободного пробега электронов больше, чем у ионов.

  2. Чем меньше масса ионизирующей частицы по сравнению с массой молекулы, тем большая часть энергии частицы расходуется на ионизацию(это следует из законов сохранения импульса и энергии).

IV. Виды самостоятельных разрядов.

В зависимости от давления газа и напряжения на электродах самостоятельный разряд может быть нескольких видов.

  1. Тлеющий разряд.

К- А+






  1. l

1 2 3 4

Тлеющий разряд существует при малых давлениях(до нескольких мм. рт. ст.). При уменьшении давления увеличивается длина свободного пробега электронов. Поэтому электроны приобретают энергию необходимую для ионизации при меньших значениях напряженности электрического поля.

1- темное катодное пространство

2 – тлеющее отрицательное свечение

3 – фарадеево темное пространство

4 – положительный столб разряда

Применение тлеющего разряда:

  • Трубки рекламы

  • Лампы дневного света

  • Газовые лазеры

  • Вблизи катода в темном катодном пространстве происходит резкое падение потенциала. Следовательно вблизи катода наибольшая напряженность электрического поля.

  • В положительном светящемся столбе происходит ударная ионизация. Свечение возникает вследствие рекомбинации ионов.

  • Положительные ионы, ускорясь в области катодного падения потенциала, приобретают большую энергию. Ударяясь о катод, ионы выбивают из него электроны. Это явление называется вторичной электронной эмиссией.

  • Электроны, ускоряясь в темном катодном пространстве, приобретают энергию необходимую для ударной ионизации. Ширина катодного темного пространства приблизительно равна длине свободного пробега электронов.

  • Основными процессами, поддерживающими тлеющий разряд, являются ударная ионизация и вторичная электронная эмиссия.


2. Коронный разряд

3. Искровой разряд

4. Дуговой разряд

  • Наблюдается при атмосферном давлении в сильно неоднородном электрическом поле(около остриев, проводов линий высокого напряжения). Светящаяся область напоминает корону.

  • Плотность заряда максимальна на поверхности проводника с большой кривизной Поэтому возле острия возникает сильное электрическое поле. При напряженности поля наступает ударная ионизация.

  • Коронный разряд приводит к большой утечке электричества в высоковольтных линиях электропередач.

  • При повышенном напряжении коронный разряд превращается в кистевой разряд, имеющий вид тонких светящихся нитей, выходящих из острия.

  • Искровой разряд имеет вид ярких прерывистых зигзагообразных линий, появляющихся и исчезающих в пространстве между электродами.

  • Разряд возникает при нормальном атмосферном давлении в сильном электрическом поле.

Разряд состоит из множества электронных и ионных лавин, образующих каналы ионизированного газа – стримеры, по которым распространяется разряд. В этих областях происходит сильное нагревание газа и его свечение. Нагрев ведет к повышению давления. Расширяясь газ излучает звуковые волны.

  • Пример искрового разряда – молния. Ток в молнии может достигать нескольких десятков тысяч ампер.

  • Применение: для зажигания горючей смеси в ДВС, электроискровая обработка металлов.

-К А+


3000оС 4000оС

U=30 – 50 В

  • Получена электрическая дуга в 1802 г русским уч. Петровым.

  • При соприкосновении электродов в области контакта происходит выделение большого количества теплоты(большое сопротивление контакта). Электроды нагреваются до температуры, при которой начинается термоэлектронная эмиссия.

  • При раздвижении электродов между ними возникает столб ярко светящегося газа – электрическая дуга(температура 5000- 6000 оС).

  • Высокая температура катода поддерживается ударами ионов. Газ в дуге разогревается за счет соударений с электронами и ионами. Происходит термическая ионизация. В аноде образуется кратер вследствие бомбардировки электронами.

  • Применение: электросварка, источник света, в металлургии плавильные дуговые печи