Электрический ток в газах Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Типы самостоятельного разряда и их техническое применение.

Содержание: Явления Понятия и величины Электрический ток в газах Ионизация Газовый разряд Процессы ионизации Электронный удар Термическая ионизация Фотоионизация Типы самостоятельных разрядов Тлеющий Искровой Коронный Дуговой

Явления: Рекомбинация Самостоятельный газовый разряд (тлеющий, коронный, искровой, дуговой) Несамостоятельный газовый разряд

Понятия и величины: Ионизированные газы Ток насыщения Ударная ионизация Вторичная электронная эмиссия Электронная и ионная эмиссии Электрический пробой

Электрический ток в газах Газы в нормальном состоянии являются диэлектриками, так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества. Проводниками могут быть только ионизированные газы, в которых содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация: Ионизацией Ионизацией называется процесс отделения электронов от атомов и молекул. Ионизация возникает под действием высоких температур и различных излучений (рентгеновских, радиоактивных, ультрафиолетовых, космических лучей) вследствие столкновения быстрых частиц или атомов с атомами и молекулами газов. Образовавшиеся электроны и ионы делают газ проводником электричества.

Газовый Разряд: Протекание тока через газ называется газовым разрядом. Разряды, вызванные действием внешнего ионизатора, называются несамостоятельными газовыми разрядами.

Процессы ионизации: электронный удар термическая ионизация фотоионизация

Ионизация электронным ударом Ионизация электронным ударом происходит при столкновении электрона с атомом только в том случае, когда электрон на длине свободного пробега ( λ ) приобретает кинетическую энергию, достаточную для совершения работы отрыва электрона от атома.

Термическая ионизация Термическая ионизация – процесс возникновения свободных электронов и положительных ионов в результате столкновений при высокой температуре.

Фотоионизация Ионизация атомов и молекул под действием света называется фотоионизацией.

Типы самостоятельных разрядов В зависимости от процессов образования ионов в разряде при различных давлениях газа и напряжениях, приложенных к электродам, различают несколько типов самостоятельных разрядов: тлеющий искровой коронный дуговой

Тлеющий разряд Тлеющим называется разряд при низких давлениях. Для разряда характерна большая напряженность электрического поля и соответствующее ей большое падение потенциала вблизи катода. Применение: в ионных и электронных рентгеновских трубках как источник света в газоразрядных трубках для катодного распыления металлов для изготовления высококачественных металлических зеркал в газовых лазерах

Искровой разряд Искровой разряд – соединяющий электроды и имеющий вид тонкого изогнутого светящегося канала (стримера) с множеством разветвлений. Возникает при давлениях порядка атмосферного. Примеры: молния. Сила тока от 10 до 105 кА. Напряжение между электродами (облако – Земля) достигает 108 – 109 В. Длительность порядка микросекунды. Длина светящегося канала до 10 км. Диаметр до 4 м. разряд конденсатора; искры при расчесывании волос

Коронный разряд Коронный разряд наблюдается при давлении близком к атмосферному в сильно неоднородном электрическом поле. Газ светится, образуя «корону», окружающую электрод. Примеры: в естественных условиях коронный разряд возникает под влиянием атмосферного электричества на верхушках деревьев, корабельных мачт (огни святого Эльма). Применение: электрофильтры для очистки промышленных газов от примесей. Коронные разряды являются источниками радиопомех и вредных токов утечки около высоковольтных линий передач (основной источник потерь).

Дуговой разряд Дуговой – разряд, характеризующийся большой силой тока (десятки и сотни ампер) и малой напряженностью поля (несколько десятков вольт) на разрядном промежутке между электродами. Разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности катода. Применение: 1. электропечи для плавки металла; 2. мощные источники света (прожекторы, проекционные киноаппараты); 3. сварка и резка металлов.