Электрический ток в газах

Газы в обычных условиях являются диэлектриками, поскольку состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и не содержат свободных носителей тока. Проводимость токов в газах достигается их ионизацией (превращением молекул в ионы) под действием внешних ионизаторов, которыми могут быть высокая температура, рентгеновское или ультрафиолетовое излучения и т.д. Интенсивность ионизации является мерой процесса ионизации, измеряемая числом пар противоположно заряженных частиц, возникающих за единицу времени в единице объема газа.

Наряду с ионизацией в газе протекает и обратный процесс – рекомбинация ионов, то есть образование нейтральных атомов (молекул) из противоположно заряженных частиц газа (положительных ионов и электронов). При непрерывном воздействии внешнего ионизатора и отсутствии электрического поля в газе между процессами ионизации и рекомбинации устанавливается динамическое равновесие.

При наличии внешнего электрического поля в ионизованном газе возникает электрический ток, называемый газовым разрядом. При прекращении действия ионизаторов концентрация ионов в газе быстро падает до нуля и ток прекращается. Ток, для осуществления которого необходим внешний ионизатор, называется несамостоятельным газовым разрядом. При достаточно сильном электрическом поле в газе начинается процесс самоионизации, благодаря которым ток может существовать и при отсутствии внешнего ионизатора. Такой ток называется самостоятельным разрядом.

Процесс самоионизации заключается в следующем. В естественных условиях в газе всегда имеется небольшое количество свободных электронов и ионов, созданных космическими лучами, излучением радиоактивных веществ, содержащихся в почве, воде, атмосфере. Достаточно сильное электрическое поле может разогнать эти частицы до очень высоких скоростей, при которых их кинетическая энергия превышает работу ионизации. Тогда электроны и ионы, сталкиваясь (по пути к электродам) с нейтральными молекулами, будут ионизировать их. Образующиеся при таких соударениях новые (вторичные) электроны и ионы также разгоняются полем, ионизируют новые нейтральные молекулы и т.д. Подобная самоионизация называется ударной ионизацией.

Переход несамостоятельного газового разряда в самостоятельный характеризуется резким усилением электрического тока и называется электрическим пробоем газа. Наименьшая разность потенциалов U_з между электродами, необходимая для возникновения самостоятельного разряда, называется напряжением зажигания.

В зависимости от характеристик газа (от давления газа, от приложенного к газам напряжения) различают несколько типов самостоятельного газового разряда:

· тлеющий,

· дуговой,

· искровой,

· коронный.

Дата добавления: 2015-07-10