Электрический ток в газах

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 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).