Arus listrik dalam gas diciptakan oleh gerakan. Arus listrik dalam gas: definisi, fitur, dan fakta menarik

Ini dibentuk oleh pergerakan elektron bebas yang terarah dan dalam hal ini tidak ada perubahan zat dari mana konduktor dibuat tidak terjadi.

Konduktor semacam itu, di mana aliran arus listrik tidak disertai dengan perubahan kimia pada zatnya, disebut konduktor jenis pertama. Ini termasuk semua logam, batu bara dan sejumlah zat lainnya.

Tetapi ada juga konduktor arus listrik di alam, di mana fenomena kimia terjadi selama aliran arus. Konduktor ini disebut konduktor jenis kedua. Ini termasuk terutama berbagai solusi dalam air asam, garam dan alkali.

Jika Anda menuangkan air ke dalam bejana kaca dan menambahkan beberapa tetes asam sulfat (atau asam atau alkali lainnya) ke dalamnya, lalu ambil dua pelat logam dan pasang konduktor padanya dengan menurunkan pelat ini ke dalam bejana, dan hubungkan arus sumber ke ujung lain dari konduktor melalui sakelar dan ammeter, kemudian gas akan dilepaskan dari larutan, dan akan terus berlanjut sampai sirkuit ditutup. air yang diasamkan memang konduktor. Selain itu, pelat akan mulai ditutupi dengan gelembung gas. Kemudian gelembung-gelembung ini akan terlepas dari piring dan keluar.

Ketika arus listrik melewati larutan, perubahan kimia terjadi, akibatnya gas dilepaskan.

Konduktor jenis kedua disebut elektrolit, dan fenomena yang terjadi pada elektrolit ketika arus listrik melewatinya adalah.

piring logam, diturunkan ke dalam elektrolit, disebut elektroda; salah satunya, terhubung ke kutub positif dari sumber arus, disebut anoda, dan yang lainnya, terhubung ke kutub negatif, disebut katoda.

Apa yang menyebabkan mengalirnya arus listrik dalam konduktor cair? Ternyata dalam larutan tersebut (elektrolit), molekul asam (basa, garam) di bawah aksi pelarut (dalam hal ini, air) terurai menjadi dua komponen, dan satu partikel molekul memiliki muatan listrik positif, dan yang lainnya negatif.

Partikel molekul yang bermuatan listrik disebut ion. Ketika asam, garam atau alkali dilarutkan dalam air, sejumlah besar ion positif dan negatif muncul dalam larutan.

Sekarang harus menjadi jelas mengapa arus listrik melewati larutan, karena antara elektroda yang terhubung ke sumber arus dibuat, dengan kata lain, salah satunya ternyata bermuatan positif dan yang lainnya negatif. Di bawah pengaruh perbedaan potensial ini, ion positif mulai bergerak menuju elektroda negatif - katoda, dan ion negatif - menuju anoda.

Dengan demikian, gerakan ion yang kacau telah menjadi gerakan tandingan yang teratur dari ion negatif di satu arah dan yang positif di arah lain. Proses transfer muatan ini merupakan aliran arus listrik melalui elektrolit dan terjadi selama ada beda potensial di seluruh elektroda. Dengan hilangnya beda potensial, arus yang melalui elektrolit berhenti, gerakan teratur ion terganggu, dan gerakan kacau terjadi lagi.

Sebagai contoh, perhatikan fenomena elektrolisis ketika arus listrik dilewatkan melalui larutan vitriol biru CuSO4 dengan elektroda tembaga diturunkan ke dalamnya.

Fenomena elektrolisis ketika arus melewati larutan tembaga sulfat: C - bejana dengan elektrolit, B - sumber arus, C - sakelar

Juga akan ada gerakan counter ion ke elektroda. Ion positif akan menjadi ion tembaga (Cu), dan ion negatif akan menjadi ion residu asam (SO4). Ion tembaga, setelah kontak dengan katoda, akan dilepaskan (melampirkan elektron yang hilang ke dirinya sendiri), yaitu, mereka akan berubah menjadi molekul netral tembaga murni, dan disimpan di katoda dalam bentuk lapisan (molekul) tertipis.

Ion negatif, setelah mencapai anoda, juga dilepaskan (memberikan kelebihan elektron). Tetapi pada saat yang sama mereka masuk reaksi kimia dengan tembaga anoda, sebagai akibatnya molekul tembaga Cu ditambahkan ke residu asam SO4 dan molekul tembaga sulfat CuS O4 terbentuk, yang dikembalikan kembali ke elektrolit.

Karena proses kimia ini adalah lama, kemudian tembaga diendapkan pada katoda, yang dilepaskan dari elektrolit. Dalam hal ini, alih-alih molekul tembaga yang telah pergi ke katoda, elektrolit menerima molekul tembaga baru karena pembubaran elektroda kedua - anoda.

Proses yang sama terjadi jika elektroda seng diambil alih-alih tembaga, dan elektrolitnya adalah larutan seng sulfat ZnSO4. Seng juga akan ditransfer dari anoda ke katoda.

Lewat sini, perbedaan antara arus listrik dalam logam dan konduktor cair terletak pada kenyataan bahwa dalam logam hanya elektron bebas, yaitu, muatan negatif, yang merupakan pembawa muatan, sedangkan dalam elektrolit dibawa oleh partikel materi yang bermuatan berlawanan - ion yang bergerak dalam arah yang berlawanan. Oleh karena itu mereka mengatakan bahwa elektrolit memiliki konduktivitas ionik.

Fenomena elektrolisis ditemukan pada tahun 1837 oleh B. S. Jacobi, yang melakukan banyak percobaan pada studi dan peningkatan sumber arus kimia. Jacobi menemukan bahwa salah satu elektroda yang ditempatkan dalam larutan tembaga sulfat, ketika arus listrik melewatinya, ditutupi dengan tembaga.

Fenomena ini disebut pelapisan listrik, temukan sekarang sangat besar penggunaan praktis. Salah satu contohnya adalah pelapisan benda logam dengan lapisan tipis logam lain, yaitu pelapisan nikel, penyepuhan, pelapisan perak, dll.

gas (termasuk udara) kondisi normal tidak menghantarkan listrik. Misalnya, telanjang, digantung sejajar satu sama lain, diisolasi satu sama lain oleh lapisan udara.

Namun, di bawah pengaruh suhu tinggi, perbedaan potensial yang besar, dan alasan lain, gas, seperti konduktor cair, terionisasi, yaitu, mereka muncul di dalamnya dalam dalam jumlah besar partikel molekul gas, yang, sebagai pembawa listrik, berkontribusi pada aliran arus listrik melalui gas.

Tetapi pada saat yang sama, ionisasi gas berbeda dari ionisasi konduktor cair. Jika dalam cairan suatu molekul pecah menjadi dua bagian bermuatan, maka dalam gas, di bawah aksi ionisasi, elektron selalu dipisahkan dari setiap molekul dan ion tetap dalam bentuk bagian molekul yang bermuatan positif.

Kita hanya perlu menghentikan ionisasi gas, karena ia berhenti menjadi konduktif, sedangkan cairan selalu tetap menjadi penghantar arus listrik. Akibatnya, konduktivitas gas adalah fenomena sementara, tergantung pada aksi penyebab eksternal.

Namun, ada satu lagi yang disebut pelepasan busur atau hanya busur listrik. Fenomena busur listrik ditemukan pada awal abad ke-19 oleh insinyur listrik Rusia pertama V. V. Petrov.

V. V. Petrov, melakukan banyak percobaan, menemukan bahwa antara dua arang yang terhubung ke sumber arus, pelepasan listrik terus menerus terjadi melalui udara, disertai dengan cahaya terang. Dalam tulisannya, V. V. Petrov menulis bahwa dalam kasus ini, "kedamaian yang gelap dapat diterangi dengan cukup terang." Jadi untuk pertama kalinya cahaya listrik diperoleh, yang secara praktis diterapkan oleh ilmuwan listrik Rusia lainnya Pavel Nikolaevich Yablochkov.

"Lilin Yablochkov", yang karyanya didasarkan pada penggunaan busur listrik, membuat revolusi nyata dalam teknik listrik pada masa itu.

Pelepasan busur digunakan sebagai sumber cahaya bahkan hingga hari ini, misalnya, pada lampu sorot dan proyektor. Suhu tinggi dari pelepasan busur memungkinkannya untuk digunakan. Saat ini, tungku busur yang ditenagai oleh arus yang sangat tinggi digunakan di sejumlah industri: untuk peleburan baja, besi cor, ferroalloy, perunggu, dll. Dan pada tahun 1882, N.N. Benardos pertama kali menggunakan pelepasan busur untuk memotong dan mengelas logam.

Dalam tabung cahaya gas, lampu neon, stabilisator tegangan, untuk mendapatkan berkas elektron dan ion, yang disebut debit gas bercahaya.

Pelepasan percikan digunakan untuk mengukur perbedaan potensial yang besar menggunakan celah percikan bola, yang elektrodanya adalah dua bola logam dengan permukaan yang dipoles. Bola-bola itu dipindahkan terpisah, dan perbedaan potensial yang terukur diterapkan padanya. Kemudian bola-bola itu disatukan sampai percikan melompat di antara mereka. Mengetahui diameter bola, jarak antara mereka, tekanan, suhu dan kelembaban udara, mereka menemukan perbedaan potensial antara bola menurut tabel khusus. Metode ini dapat digunakan untuk mengukur, dalam beberapa persen, perbedaan potensial orde puluhan ribu volt.

Topik pengkode USE: operator gratis muatan listrik dalam gas.

Dalam kondisi biasa, gas terdiri dari atom atau molekul yang netral secara elektrik; Hampir tidak ada biaya gratis dalam gas. Oleh karena itu gas adalah dielektrik- arus listrik tidak melewatinya.

Kami mengatakan "hampir tidak ada", karena pada kenyataannya, dalam gas dan, khususnya, di udara, selalu ada sejumlah partikel bermuatan bebas. Mereka muncul sebagai hasilnya efek pengion radiasi zat radioaktif yang merupakan bagian dari kerak bumi, radiasi ultraviolet dan sinar-X Matahari, serta sinar kosmik - aliran partikel berenergi tinggi yang menembus atmosfer bumi dari luar angkasa. Nanti kita akan kembali ke fakta ini dan membahas pentingnya, tetapi untuk saat ini kita hanya akan mencatat bahwa dalam kondisi normal konduktivitas gas, yang disebabkan oleh jumlah muatan bebas "alami", dapat diabaikan dan dapat diabaikan.

Tindakan sakelar di sirkuit listrik didasarkan pada sifat isolasi celah udara ( gbr. 1). Misalnya, kecil celah udara di saklar lampu cukup untuk membuka sirkuit listrik dalam ruangan mu.

Beras. 1 kunci

Namun, dimungkinkan untuk menciptakan kondisi seperti itu di mana arus listrik akan muncul di celah gas. Mari simak pengalaman berikut.

Kami mengisi pelat kapasitor udara dan menghubungkannya ke galvanometer sensitif (Gbr. 2, kiri). Pada suhu kamar dan udara yang tidak terlalu lembab, galvanometer tidak akan menunjukkan arus yang nyata: celah udara kami, seperti yang kami katakan, bukanlah penghantar listrik.

Beras. 2. Terjadinya arus di udara

Sekarang mari kita membawa nyala api pembakar atau lilin ke celah di antara pelat kapasitor (Gbr. 2, di sebelah kanan). Saat ini muncul! Mengapa?

Biaya gratis dalam gas

Terjadinya arus listrik antara pelat kondensor berarti bahwa di udara di bawah pengaruh nyala api muncul biaya gratis. Apa tepatnya?

Pengalaman menunjukkan bahwa arus listrik dalam gas adalah gerakan teratur partikel bermuatan. tiga jenis . dia elektron, ion positif dan ion negatif.

Mari kita lihat bagaimana muatan ini dapat muncul dalam gas.

Saat suhu gas meningkat, getaran termal partikelnya - molekul atau atom - menjadi lebih kuat. Dampak partikel terhadap satu sama lain mencapai kekuatan sedemikian rupa sehingga ionisasi- peluruhan partikel netral menjadi elektron dan ion positif (Gbr. 3).

Beras. 3. Ionisasi

Derajat ionisasi adalah rasio jumlah partikel gas yang membusuk dengan jumlah total partikel awal. Misalnya, jika derajat ionisasinya adalah , maka ini berarti partikel gas asli telah meluruh menjadi ion dan elektron positif.

Tingkat ionisasi gas tergantung pada suhu dan meningkat tajam dengan kenaikannya. Untuk hidrogen, misalnya, pada suhu di bawah derajat ionisasi tidak melebihi , dan pada suhu di atas derajat ionisasi mendekati (yaitu, hidrogen hampir sepenuhnya terionisasi (sebagian atau seluruhnya gas terionisasi ditelepon plasma)).

Selain suhu tinggi, ada faktor lain yang menyebabkan ionisasi gas.

Kami telah menyebutkannya secara sepintas: ini adalah radiasi radioaktif, ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma, partikel kosmik. Faktor apa saja yang menyebabkan terjadinya ionisasi gas disebut pengion.

Jadi, ionisasi tidak terjadi dengan sendirinya, tetapi di bawah pengaruh ionizer.

Pada saat yang sama, proses sebaliknya rekombinasi, yaitu, reuni elektron dan ion positif menjadi partikel netral (Gbr. 4).

Beras. 4. Rekombinasi

Alasan rekombinasi sederhana: itu adalah daya tarik Coulomb dari elektron dan ion yang bermuatan berlawanan. Bergegas menuju satu sama lain di bawah aksi gaya listrik, mereka bertemu dan mendapatkan kesempatan untuk membentuk atom netral (atau molekul - tergantung pada jenis gas).

Pada intensitas konstan aksi ionizer, keseimbangan dinamis ditetapkan: jumlah rata-rata partikel yang meluruh per satuan waktu sama dengan jumlah rata-rata partikel yang bergabung kembali (dengan kata lain, laju ionisasi sama dengan laju rekombinasi). aksi ionizer diperkuat (misalnya, suhu dinaikkan), maka kesetimbangan dinamis akan bergeser ke arah ionisasi, dan konsentrasi partikel bermuatan dalam gas akan meningkat. Sebaliknya, jika Anda mematikan ionizer, maka rekombinasi akan mulai berlaku, dan biaya gratis secara bertahap akan hilang sepenuhnya.

Jadi, ion positif dan elektron muncul dalam gas sebagai hasil ionisasi. Dari mana jenis muatan ketiga berasal - ion negatif? Sangat sederhana: sebuah elektron dapat terbang ke atom netral dan bergabung dengannya! Proses ini ditunjukkan pada Gambar. 5 .

Beras. 5. Munculnya ion negatif

Ion negatif yang terbentuk dengan cara ini akan berpartisipasi dalam penciptaan arus bersama dengan ion positif dan elektron.

Pelepasan non-diri

Jika tidak ada medan listrik eksternal, maka muatan bebas melakukan gerakan termal kacau bersama dengan partikel gas netral. Tetapi ketika medan listrik diterapkan, gerakan teratur partikel bermuatan dimulai - arus listrik dalam gas.

Beras. 6. Pembuangan yang tidak mandiri

pada gambar. 6 kita melihat tiga jenis partikel bermuatan yang muncul di celah gas di bawah aksi ionizer: ion positif, ion negatif, dan elektron. Listrik dalam gas terbentuk sebagai akibat dari pergerakan partikel bermuatan: ion positif - ke elektroda negatif (katoda), elektron dan ion negatif - ke elektroda positif (anoda).

Elektron, jatuh pada anoda positif, dikirim sepanjang sirkuit ke "plus" dari sumber arus. Ion negatif menyumbangkan elektron ekstra ke anoda dan, setelah menjadi partikel netral, kembali ke gas; elektron yang diberikan ke anoda juga bergegas ke "plus" sumbernya. Ion positif, datang ke katoda, mengambil elektron dari sana; kekurangan elektron yang dihasilkan di katoda segera dikompensasikan dengan pengiriman mereka di sana dari "minus" sumber. Sebagai hasil dari proses ini, gerakan elektron yang teratur terjadi di sirkuit eksternal. Ini adalah arus listrik yang direkam oleh galvanometer.

Proses yang dijelaskan pada Gambar. 6 disebut debit tidak mandiri dalam gas. Mengapa tergantung? Oleh karena itu, untuk mempertahankannya, aksi ionizer yang konstan diperlukan. Lepaskan ionizer - dan arus akan berhenti, karena mekanisme yang memastikan munculnya muatan gratis di celah gas akan hilang. Ruang antara anoda dan katoda akan kembali menjadi isolator.

Karakteristik volt-ampere dari pelepasan gas

Ketergantungan kekuatan arus melalui celah gas pada tegangan antara anoda dan katoda (yang disebut karakteristik tegangan arus dari pelepasan gas) ditunjukkan pada Gambar. 7.

Beras. 7. Karakteristik volt-ampere dari pelepasan gas

Pada tegangan nol, kekuatan arus, tentu saja, sama dengan nol: partikel bermuatan hanya melakukan gerakan termal, tidak ada gerakan teratur di antara elektroda.

Dengan tegangan yang kecil, kuat arusnya juga kecil. Faktanya adalah bahwa tidak semua partikel bermuatan ditakdirkan untuk sampai ke elektroda: beberapa ion positif dan elektron dalam proses pergerakannya saling menemukan dan bergabung kembali.

Ketika tegangan meningkat, muatan bebas berkembang semakin cepat, dan semakin kecil kemungkinan ion positif dan elektron harus bertemu dan bergabung kembali. Oleh karena itu, bagian yang meningkat dari partikel bermuatan mencapai elektroda, dan kekuatan arus meningkat (bagian ).

Pada nilai tegangan (titik ) tertentu, kecepatan pengisian menjadi sangat tinggi sehingga rekombinasi tidak sempat terjadi sama sekali. Dari sekarang semua partikel bermuatan yang terbentuk di bawah aksi ionizer mencapai elektroda, dan arus mencapai saturasi- Yaitu, kekuatan arus berhenti berubah dengan meningkatnya tegangan. Ini akan terus berlanjut hingga titik tertentu.

pelepasan diri

Setelah melewati titik, kekuatan arus meningkat tajam dengan meningkatnya tegangan - dimulai pelepasan mandiri. Sekarang kita akan mencari tahu apa itu.

Partikel gas bermuatan bergerak dari tumbukan ke tumbukan; dalam interval antara tumbukan, mereka dipercepat oleh medan listrik, meningkatkan energi kinetiknya. Dan sekarang, ketika tegangan menjadi cukup besar (titik itu), elektron selama jalur bebasnya mencapai energi sedemikian rupa sehingga ketika mereka bertabrakan dengan atom netral, mereka mengionisasinya! (Menggunakan hukum kekekalan momentum dan energi, dapat ditunjukkan bahwa elektron (dan bukan ion) yang dipercepat oleh medan listriklah yang memiliki kemampuan maksimum untuk mengionisasi atom.)

Disebut ionisasi dampak elektron. Elektron tersingkir dari atom terionisasi juga dipercepat oleh medan listrik dan menabrak atom baru, mengionisasi mereka sekarang dan menghasilkan elektron baru. Sebagai hasil dari longsoran elektron yang muncul, jumlah atom terionisasi meningkat dengan cepat, akibatnya kekuatan arus juga meningkat dengan cepat.

Jumlah muatan bebas menjadi begitu besar sehingga kebutuhan akan ionizer eksternal dihilangkan. Itu bisa dihilangkan begitu saja. Partikel bermuatan bebas sekarang muncul sebagai hasil dari intern proses yang terjadi dalam gas - itu sebabnya pelepasannya disebut independen.

Jika celah gas di bawah tegangan tinggi, maka tidak diperlukan ionizer untuk self-discharge. Cukup untuk menemukan hanya satu elektron bebas dalam gas, dan longsoran elektron yang dijelaskan di atas akan dimulai. Dan akan selalu ada setidaknya satu elektron bebas!

Mari kita ingat sekali lagi bahwa dalam gas, bahkan dalam kondisi biasa, ada sejumlah muatan bebas "alami" tertentu, karena pengion radiasi radioaktif kerak bumi, radiasi frekuensi tinggi dari Matahari, sinar kosmik. Kita telah melihat bahwa pada tegangan rendah konduktivitas gas yang disebabkan oleh muatan bebas ini dapat diabaikan, tetapi sekarang - pada tegangan tinggi - mereka akan menimbulkan longsoran partikel baru, sehingga menimbulkan pelepasan independen. Itu akan terjadi seperti yang mereka katakan kerusakan celah gas.

Kuat medan yang dibutuhkan untuk memecah udara kering kira-kira kV/cm. Dengan kata lain, agar percikan melompat di antara elektroda yang dipisahkan oleh satu sentimeter udara, tegangan kilovolt harus diterapkan padanya. Bayangkan tegangan apa yang dibutuhkan untuk menembus beberapa kilometer udara! Tetapi justru kerusakan seperti itu yang terjadi selama badai petir - ini adalah petir yang Anda ketahui.

Ini adalah ringkasan singkat.

Bekerja pada versi lengkap berlanjut

Kuliah2 1

Arus dalam gas

1. Ketentuan Umum

Definisi: Peristiwa mengalirnya arus listrik dalam gas disebut pelepasan gas.

Perilaku gas sangat tergantung pada parameternya, seperti suhu dan tekanan, dan parameter ini cukup mudah berubah. Oleh karena itu, aliran arus listrik dalam gas lebih kompleks daripada di logam atau dalam ruang hampa.

Gas tidak mematuhi hukum Ohm.

2. Ionisasi dan rekombinasi

Gas di kondisi normal, terdiri dari molekul yang hampir netral, oleh karena itu, ia merupakan konduktor arus listrik yang sangat buruk. Namun, di bawah pengaruh eksternal, elektron dapat keluar dari atom dan ion bermuatan positif muncul. Selain itu, elektron dapat bergabung dengan atom netral dan membentuk ion bermuatan negatif. Dengan demikian, adalah mungkin untuk mendapatkan gas terionisasi, yaitu. plasma.

Pengaruh eksternal termasuk pemanasan, iradiasi dengan foton energik, pemboman oleh partikel lain, dan medan kuat, mis. kondisi yang sama yang diperlukan untuk emisi unsur.

Sebuah elektron dalam atom berada dalam sumur potensial, dan untuk melepaskan diri dari sana, perlu untuk memberikan energi tambahan ke atom, yang disebut energi ionisasi.

Seiring dengan fenomena ionisasi, fenomena rekombinasi juga diamati, yaitu. penyatuan elektron dan ion positif untuk membentuk atom netral. Proses ini terjadi dengan pelepasan energi yang sama dengan energi ionisasi. Energi ini dapat digunakan untuk radiasi atau pemanasan. Pemanasan lokal gas menyebabkan perubahan tekanan lokal. Yang pada gilirannya mengarah pada munculnya gelombang suara. Dengan demikian, pelepasan gas disertai dengan efek cahaya, termal, dan kebisingan.

3. CVC dari pelepasan gas.

Pada tahap awal, aksi ionizer eksternal diperlukan.

Di bagian BAW, arus ada di bawah aksi ionizer eksternal dan dengan cepat mencapai saturasi ketika semua partikel terionisasi berpartisipasi dalam generasi saat ini. Jika Anda melepas ionizer eksternal, arus akan berhenti.

Jenis pelepasan ini disebut pelepasan gas yang tidak mandiri. Ketika Anda mencoba untuk meningkatkan tegangan dalam gas, longsoran elektron muncul, dan arus meningkat pada tegangan yang hampir konstan, yang disebut tegangan pengapian (BC).

Mulai saat ini, debit menjadi independen dan tidak perlu ionizer eksternal. Jumlah ion dapat menjadi sangat besar sehingga resistansi celah antarelektroda berkurang dan, karenanya, tegangan (SD) turun.

Kemudian, di celah antarelektroda, daerah aliran arus mulai menyempit, dan resistansi meningkat, dan, akibatnya, tegangan (DE) meningkat.

Ketika Anda mencoba untuk meningkatkan tegangan, gas menjadi terionisasi penuh. Resistansi dan tegangan turun menjadi nol, dan arus naik berkali-kali lipat. Ternyata debit busur (EF).

CVC menunjukkan bahwa gas tidak mematuhi hukum Ohm sama sekali.

4. Proses dalam gas

proses yang dapat mengarah pada pembentukan longsoran elektron pada gambar.

Ini adalah elemen dari teori kualitatif Townsend.

5. Debit cahaya.

Pada tekanan rendah dan tegangan kecil, debit ini dapat diamati.

K - 1 (ruang Aston gelap).

1 - 2 (film katoda bercahaya).

2 – 3 (ruang Crookes gelap).

3 - 4 (cahaya katoda pertama).

4 – 5 (ruang Faraday gelap)

5 - 6 (kolom anoda positif).

6 – 7 (ruang gelap anodik).

7 - A (anoda bersinar).

Jika anoda dibuat bergerak, maka panjang kolom positif dapat diatur, praktis tanpa mengubah ukuran daerah K-5.

Di daerah gelap, partikel dipercepat dan energi terakumulasi; di daerah terang, proses ionisasi dan rekombinasi terjadi.

ARUS LISTRIK DALAM GAS

Konduktivitas gas yang independen dan tidak mandiri. Dalam keadaan alaminya, gas tidak menghantarkan listrik, mis. adalah dielektrik. Ini dapat dengan mudah diverifikasi dengan arus sederhana, jika rangkaian terputus oleh celah udara.

Sifat isolasi gas dijelaskan oleh fakta bahwa atom dan molekul gas dalam keadaan alaminya adalah partikel netral yang tidak bermuatan. Dari sini jelas bahwa untuk membuat gas menjadi konduktif, perlu dengan satu atau lain cara untuk memasukkan ke dalamnya atau membuat di dalamnya pembawa muatan gratis - partikel bermuatan. Dalam hal ini, dua kasus dimungkinkan: baik partikel bermuatan ini diciptakan oleh aksi beberapa faktor eksternal atau dimasukkan ke dalam gas dari luar - konduksi tidak mandiri, atau mereka dibuat dalam gas oleh aksi medan listrik itu sendiri yang ada di antara elektroda - konduksi mandiri.

Pada gambar yang ditunjukkan, galvanometer di sirkuit tidak menunjukkan arus meskipun ada tegangan yang diberikan. Hal ini menunjukkan tidak adanya konduktivitas gas dalam kondisi normal.

Sekarang mari kita panaskan gas dalam interval 1-2 ke suhu yang sangat tinggi dengan memasukkan pembakar yang menyala ke dalamnya. Galvanometer akan menunjukkan munculnya arus, oleh karena itu, pada suhu tinggi, proporsi molekul gas netral terurai menjadi ion positif dan negatif. Fenomena seperti itu disebut ionisasi gas.

Jika semburan udara dari blower kecil diarahkan ke celah gas, dan nyala pengion ditempatkan di jalur pancaran, di luar celah, maka galvanometer akan menunjukkan arus tertentu.

Artinya ion-ion tersebut tidak langsung menghilang, tetapi bergerak bersama dengan gas. Namun, saat jarak antara nyala api dan celah 1-2 meningkat, arus secara bertahap melemah dan kemudian menghilang. Dalam hal ini, ion-ion yang bermuatan berlawanan cenderung saling mendekat di bawah pengaruh gaya tarik listrik dan, ketika mereka bertemu, bersatu kembali menjadi molekul netral. Proses seperti ini disebut rekombinasi ion.

Memanaskan gas ke suhu tinggi bukan satu-satunya cara untuk mengionisasi molekul atau atom gas. Atom netral atau molekul gas juga dapat terionisasi di bawah pengaruh faktor lain.

Konduktivitas ionik memiliki sejumlah fitur. Jadi, seringkali ion positif dan negatif bukanlah molekul terionisasi tunggal, tetapi kelompok molekul yang terikat pada elektron negatif atau positif. Karena ini, meskipun muatan setiap ion sama dengan satu atau dua, jarang lebih dari jumlah muatan dasar, massanya dapat berbeda secara signifikan dari massa atom dan molekul individu. Dalam hal ini, ion gas berbeda secara signifikan dari ion elektrolit, yang selalu mewakili kelompok atom tertentu. Karena perbedaan ini, hukum Faraday, yang merupakan karakteristik konduktivitas elektrolit, tidak berlaku untuk konduktivitas ionik gas.

Yang kedua, juga sangat penting, perbedaan antara konduktivitas ionik gas dan konduktivitas ionik elektrolit adalah bahwa hukum Ohm tidak diamati untuk gas: karakteristik tegangan arus lebih alam yang kompleks. Sifat arus-tegangan penghantar (termasuk elektrolit) berbentuk garis lurus miring (proporsionalitas I dan U), untuk gas bentuknya bermacam-macam.

Khususnya, dalam kasus konduktivitas yang tidak mandiri, untuk nilai U yang kecil, grafiknya berbentuk garis lurus, mis. Hukum Ohm kira-kira tetap berlaku; ketika U meningkat, kurva membengkok dari tegangan tertentu dan melewati garis lurus horizontal.

Artinya, mulai dari tegangan tertentu, arus tetap konstan meskipun ada kenaikan tegangan. Nilai arus yang konstan dan tidak tergantung tegangan ini disebut arus saturasi.

Tidak sulit untuk memahami arti dari hasil yang diperoleh. Awalnya, ketika tegangan meningkat, jumlah ion yang melewati penampang pelepasan meningkat; arus I meningkat, karena ion-ion dalam medan yang lebih kuat bergerak dengan kecepatan yang lebih tinggi. Namun, tidak peduli seberapa cepat ion bergerak, jumlah mereka yang melewati bagian ini per satuan waktu tidak boleh lebih besar dari jumlah total ion yang dibuat dalam pelepasan dalam pelepasan per satuan waktu oleh faktor pengion eksternal.

Eksperimen menunjukkan, bagaimanapun, bahwa jika, setelah mencapai arus saturasi dalam gas, kami terus meningkatkan tegangan secara signifikan, maka jalannya karakteristik tegangan arus tiba-tiba terganggu. Pada tegangan yang cukup tinggi, arus meningkat tajam.

Lompatan arus menunjukkan bahwa jumlah ion segera meningkat tajam. Alasan untuk ini adalah medan listrik itu sendiri: ia memberikan kecepatan tinggi seperti itu ke beberapa ion, mis. energi yang begitu besar sehingga ketika ion tersebut bertabrakan dengan molekul netral, yang terakhir pecah menjadi ion. Jumlah total ion sekarang ditentukan bukan oleh faktor pengion, tetapi oleh aksi medan itu sendiri, yang dengan sendirinya dapat mendukung ionisasi yang diperlukan: konduktivitas dari yang tidak mandiri menjadi independen. Fenomena yang dijelaskan tentang timbulnya konduktivitas independen yang tiba-tiba, yang memiliki karakter pemecahan celah gas, bukan satu-satunya, meskipun sangat penting, bentuk timbulnya konduktivitas independen.

Pelepasan percikan. Pada kekuatan medan yang cukup tinggi (sekitar 3 MV / m), a percikan listrik, yang memiliki bentuk saluran berliku-liku bercahaya terang yang menghubungkan kedua elektroda. Gas di dekat percikan dipanaskan sampai suhu tinggi dan tiba-tiba memuai, menyebabkan gelombang suara, dan kami mendengar retakan yang khas.

Bentuk pelepasan gas yang dijelaskan disebut pelepasan percikan atau percikan gas. Ketika pelepasan percikan terjadi, gas tiba-tiba kehilangan sifat dielektriknya dan menjadi konduktor yang baik. Kekuatan medan di mana kerusakan percikan gas terjadi memiliki nilai yang berbeda untuk gas yang berbeda dan tergantung pada keadaannya (tekanan, suhu). Semakin besar jarak antara elektroda, semakin besar tegangan di antara mereka yang diperlukan untuk terjadinya kerusakan percikan gas. Tegangan ini disebut tegangan tembus.

Mengetahui bagaimana tegangan tembus tergantung pada jarak antara elektroda dari bentuk tertentu, dimungkinkan untuk mengukur tegangan yang tidak diketahui sepanjang panjang maksimum percikan. Ini adalah dasar untuk perangkat voltmeter percikan untuk tegangan tinggi kasar.

Ini terdiri dari dua bola logam yang dipasang pada tiang 1 dan 2, tiang ke-2 dengan bola dapat mendekati atau menjauh dari yang pertama dengan sekrup. Bola dihubungkan ke sumber arus, tegangan yang akan diukur, dan mereka dibawa bersama-sama sampai percikan muncul. Dengan mengukur jarak menggunakan skala pada dudukan, seseorang dapat memberikan perkiraan kasar tegangan sepanjang panjang bunga api (contoh: dengan diameter bola 5 cm dan jarak 0,5 cm, tegangan tembus adalah 17,5 kV, dan pada jarak 5 cm - 100 kV).

Terjadinya pemecahan dijelaskan sebagai berikut: dalam gas selalu ada sejumlah ion dan elektron yang timbul dari penyebab acak. Namun, jumlahnya sangat kecil sehingga gas praktis tidak menghantarkan listrik. Pada kuat medan yang cukup tinggi, energi kinetik yang terakumulasi oleh ion dalam interval antara dua tumbukan dapat menjadi cukup untuk mengionisasi molekul netral selama tumbukan. Akibatnya, elektron negatif baru dan residu bermuatan positif, ion, terbentuk.

Sebuah elektron bebas 1, pada tumbukan dengan molekul netral, membaginya menjadi elektron 2 dan ion positif bebas. Elektron 1 dan 2, setelah tumbukan lebih lanjut dengan molekul netral, kembali memecahnya menjadi elektron 3 dan 4 dan ion positif bebas, dan seterusnya.

Proses ionisasi ini disebut dampak ionisasi, dan usaha yang perlu dikeluarkan untuk menghasilkan pelepasan elektron dari atom - kerja ionisasi. Kerja ionisasi tergantung pada struktur atom dan karena itu berbeda untuk gas yang berbeda.

Elektron dan ion yang terbentuk di bawah pengaruh ionisasi tumbukan meningkatkan jumlah muatan dalam gas, dan pada gilirannya mereka bergerak di bawah aksi medan listrik dan dapat menghasilkan ionisasi tumbukan atom baru. Dengan demikian, proses menguatkan dirinya sendiri, dan ionisasi dalam gas dengan cepat mencapai nilai yang sangat tinggi. Fenomena ini mirip dengan longsoran salju, jadi proses ini disebut longsoran ion.

Pembentukan longsoran ion adalah proses kerusakan percikan, dan tegangan minimum di mana longsoran ion terjadi adalah tegangan kerusakan.

Jadi, dalam kasus kerusakan percikan, penyebab ionisasi gas adalah penghancuran atom dan molekul dalam tumbukan dengan ion (ionisasi tumbukan).

Petir. Fenomena alam yang indah dan tidak aman - petir - adalah pelepasan percikan di atmosfer.

Sudah di pertengahan abad ke-18, perhatian diberikan pada kemiripan luar petir dengan percikan listrik. Telah dikemukakan bahwa awan petir membawa muatan listrik yang besar dan petir adalah percikan raksasa, tidak berbeda dengan percikan antara bola-bola mesin listrik kecuali dalam ukuran. Ini ditunjukkan, misalnya, oleh fisikawan dan ahli kimia Rusia Mikhail Vasilievich Lomonosov (1711-65), yang, bersama dengan masalah ilmiah lainnya, berurusan dengan listrik atmosfer.

Hal ini dibuktikan dengan pengalaman tahun 1752-1753. Lomonosov dan ilmuwan Amerika Benjamin Franklin (1706-90), yang bekerja secara simultan dan independen satu sama lain.

Lomonosov membangun "mesin guntur" - kapasitor yang ada di laboratoriumnya dan diisi dengan listrik atmosfer melalui kawat, yang ujungnya dikeluarkan dari ruangan dan diangkat di tiang tinggi. Selama badai petir, percikan api dapat dihilangkan dari kondensor dengan tangan.

Franklin, selama badai petir, meluncurkan layang-layang dengan tali, yang dilengkapi dengan ujung besi; kunci pintu diikat ke ujung tali. Ketika tali menjadi basah dan menjadi konduktor arus listrik, Franklin mampu mengekstrak bunga api listrik dari kunci, mengisi stoples Leyden dan melakukan eksperimen lain yang dibuat dengan mesin listrik (Perlu dicatat bahwa eksperimen semacam itu sangat berbahaya, karena petir dapat menyerang ular, dan pada saat yang sama muatan besar akan melewati tubuh eksperimen ke Bumi. Ada kasus menyedihkan dalam sejarah fisika, seperti GV Richman, yang bekerja bersama dengan Lomonosov, meninggal pada tahun 1753 di Sankt Peterburg).

Dengan demikian, ditunjukkan bahwa awan petir memang sangat bermuatan listrik.

Bagian berbeda dari awan petir membawa muatan tanda yang berbeda. Paling sering, bagian bawah awan (tercermin ke Bumi) bermuatan negatif, dan bagian atas bermuatan positif. Oleh karena itu, jika dua awan mendekati satu sama lain dengan bagian yang bermuatan berlawanan, maka kilat akan melompat di antara keduanya. Namun, pelepasan petir dapat terjadi dengan cara lain. Melewati Bumi, awan petir menciptakan muatan induksi besar di permukaannya, dan oleh karena itu awan dan permukaan bumi membentuk dua pelat kapasitor besar. Perbedaan potensial antara awan dan Bumi mencapai nilai yang sangat besar, diukur dalam ratusan juta volt, dan medan listrik yang kuat muncul di udara. Jika intensitas medan ini dibuat cukup besar, maka kerusakan dapat terjadi, yaitu. petir yang menyambar bumi. Pada saat yang sama, petir terkadang menyambar orang dan menyebabkan kebakaran.

Menurut banyak penelitian yang dilakukan tentang petir, muatan percikan dicirikan oleh angka perkiraan berikut: tegangan (U) antara awan dan Bumi adalah 0,1 GV (gigavolt);

kuat arus (I) pada petir 0,1 MA (megaampere);

durasi petir (t) 1 s (mikrodetik);

diameter saluran bercahaya adalah 10-20 cm.

Guntur yang terjadi setelah kilat memiliki asal yang sama dengan gemeretak ketika percikan laboratorium melompat. Yaitu, udara di dalam saluran petir sangat panas dan mengembang, itulah sebabnya gelombang suara muncul. Gelombang-gelombang ini, yang dipantulkan dari awan, gunung, dll., sering kali menciptakan gema yang panjang - gemuruh guntur.

pelepasan korona. Terjadinya longsoran ion tidak selalu menyebabkan percikan api, tetapi juga dapat menyebabkan jenis pelepasan yang berbeda - pelepasan korona.

Mari kita regangkan pada dua penyangga isolasi tinggi kawat logam ab, yang memiliki diameter beberapa persepuluh milimeter, dan hubungkan ke kutub negatif generator, yang memberikan tegangan beberapa ribu volt. Kami akan membawa kutub kedua generator ke Bumi. Anda mendapatkan semacam kapasitor, pelat yang merupakan kawat dan dinding ruangan, yang, tentu saja, berkomunikasi dengan Bumi.

Medan dalam kapasitor ini sangat tidak seragam, dan intensitasnya di dekat kawat tipis sangat tinggi. Dengan meningkatkan tegangan secara bertahap dan mengamati kawat dalam gelap, orang dapat melihat bahwa pada tegangan yang diketahui, cahaya lemah (mahkota) muncul di dekat kawat, menutupi kawat dari semua sisi; itu disertai dengan suara mendesis dan sedikit berderak. Jika galvanometer sensitif dihubungkan antara kabel dan sumber, maka dengan munculnya cahaya, galvanometer menunjukkan arus nyata yang mengalir dari generator di sepanjang kabel ke kabel dan dari itu melalui udara ruangan ke dinding, antara kawat dan dinding ditransfer oleh ion yang terbentuk di dalam ruangan karena dampak ionisasi. Dengan demikian, pancaran udara dan munculnya arus menunjukkan ionisasi udara yang kuat di bawah aksi medan listrik. Pelepasan korona dapat terjadi tidak hanya di dekat kawat, tetapi juga di dekat ujung dan umumnya di dekat elektroda mana pun, di dekat mana medan tidak homogen yang sangat kuat terbentuk.

Aplikasi pelepasan korona. Pembersihan gas listrik (filter listrik). Sebuah bejana berisi asap tiba-tiba menjadi benar-benar transparan jika elektroda logam tajam yang terhubung ke mesin listrik dimasukkan ke dalamnya, dan semua partikel padat dan cair akan diendapkan pada elektroda. Penjelasan dari pengalaman tersebut adalah sebagai berikut: segera setelah korona dinyalakan, udara di dalam tabung terionisasi kuat. Ion gas menempel pada partikel debu dan mengisinya. Karena medan listrik yang kuat bekerja di dalam tabung, partikel debu bermuatan bergerak di bawah aksi medan ke elektroda, di mana mereka mengendap.

Penghitung partikel dasar . Penghitung partikel dasar Geiger-Muller terdiri dari silinder logam kecil yang dilengkapi dengan jendela yang ditutupi dengan foil dan kawat logam tipis yang direntangkan di sepanjang sumbu silinder dan diisolasi darinya. Penghitung terhubung ke sirkuit yang berisi sumber arus, yang tegangannya sama dengan beberapa ribu volt. Tegangan dipilih diperlukan untuk munculnya pelepasan korona di dalam penghitung.

Ketika elektron yang bergerak cepat memasuki penghitung, yang terakhir mengionisasi molekul gas di dalam penghitung, menyebabkan tegangan yang dibutuhkan untuk menyalakan korona agak berkurang. Pelepasan terjadi di penghitung, dan arus jangka pendek yang lemah muncul di sirkuit. Untuk mendeteksinya, resistansi yang sangat besar (beberapa megaohm) dimasukkan ke dalam rangkaian dan elektrometer sensitif dihubungkan secara paralel dengannya. Setiap kali elektron cepat mengenai bagian dalam penghitung, lembaran elektrometer akan melengkung.

Penghitung semacam itu memungkinkan untuk mendaftarkan tidak hanya elektron cepat, tetapi secara umum partikel bermuatan apa pun yang bergerak cepat yang mampu menghasilkan ionisasi melalui tumbukan. Penghitung modern dapat dengan mudah mendeteksi bahkan satu partikel yang mengenai mereka dan oleh karena itu memungkinkan untuk memverifikasi dengan kepastian lengkap dan kejelasan yang sangat besar bahwa partikel bermuatan dasar benar-benar ada di alam.

penangkal petir. Diperkirakan sekitar 1800 badai petir terjadi secara bersamaan di atmosfer seluruh dunia, yang memberikan rata-rata sekitar 100 kilat per detik. Dan meskipun kemungkinan tersambar petir dari setiap orang dapat diabaikan, namun, petir menyebabkan banyak kerugian. Cukuplah untuk menunjukkan bahwa saat ini sekitar setengah dari semua kecelakaan di saluran listrik besar disebabkan oleh petir. Oleh karena itu, proteksi petir adalah tugas penting.

Lomonosov dan Franklin tidak hanya menjelaskan sifat listrik petir, tetapi juga menunjukkan bagaimana membangun penangkal petir yang melindungi dari sambaran petir. Penangkal petir adalah kawat panjang, ujung atasnya diasah dan diperkuat di atas titik tertinggi bangunan yang dilindungi. Ujung bawah kawat terhubung ke lembaran logam, dan lembaran itu dikubur di tanah setinggi air tanah. Selama badai petir, muatan induksi besar muncul di Bumi dan medan listrik besar muncul di dekat permukaan bumi. Intensitasnya sangat tinggi di dekat konduktor tajam, dan oleh karena itu pelepasan korona dinyalakan di ujung penangkal petir. Akibatnya, muatan induksi tidak dapat menumpuk di gedung dan tidak terjadi petir. Dalam kasus-kasus ketika petir masih terjadi (dan kasus seperti itu sangat jarang terjadi), petir akan menyambar penangkal petir dan muatannya masuk ke Bumi tanpa merusak bangunan.

Dalam beberapa kasus, pelepasan korona dari penangkal petir begitu kuat sehingga cahaya yang terlihat jelas muncul di ujungnya. Cahaya seperti itu terkadang muncul di dekat benda runcing lainnya, misalnya, di ujung tiang kapal, puncak pohon yang tajam, dll. Fenomena ini diperhatikan beberapa abad yang lalu dan menyebabkan kengerian takhayul para navigator yang tidak memahami esensi sejatinya.

Busur listrik. Pada tahun 1802, fisikawan Rusia V.V. Petrov (1761-1834) menemukan bahwa jika dua potong arang dilekatkan pada kutub baterai listrik besar dan, membawa arang ke dalam kontak, mendorongnya sedikit, nyala api terang terbentuk di antara ujung arang, dan ujungnya. bara itu sendiri menjadi putih-panas, memancarkan cahaya yang menyilaukan.

Perangkat paling sederhana untuk menghasilkan busur listrik terdiri dari dua elektroda, yang lebih baik tidak mengambil arang, tetapi batang yang dibuat khusus yang diperoleh dengan menekan campuran grafit, jelaga dan pengikat. Jaringan penerangan dapat berfungsi sebagai sumber arus, di mana rheostat disertakan untuk keamanan.

Dengan memaksa busur untuk terbakar pada arus konstan dalam gas terkompresi (20 atm), dimungkinkan untuk membawa suhu ujung elektroda positif ke 5900 ° C, yaitu. terhadap suhu permukaan matahari. Suhu yang lebih tinggi dimiliki oleh kolom gas dan uap, yang memiliki konduktivitas listrik yang baik, yang dilalui oleh muatan listrik. Pemboman energik gas dan uap ini oleh elektron dan ion, didorong oleh medan listrik busur, membawa suhu gas dalam kolom menjadi 6000-7000 °C. Ionisasi gas yang begitu kuat hanya dimungkinkan karena fakta bahwa katoda busur memancarkan banyak elektron, yang mengionisasi gas di ruang pelepasan dengan dampaknya. Emisi elektron yang kuat dari katoda dipastikan oleh fakta bahwa katoda busur itu sendiri dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi (dari 2200 hingga 3500 °C). Ketika batu bara dibawa ke dalam kontak untuk menyalakan busur, hampir semua panas Joule dari arus yang melewati batu bara dilepaskan pada titik kontak, yang memiliki hambatan yang sangat tinggi. Oleh karena itu, ujung-ujung arang sangat panas, dan ini cukup untuk membuat busur pecah di antara mereka ketika mereka dipindahkan. Di masa depan, katoda busur dipertahankan dalam keadaan panas oleh arus itu sendiri yang melewati busur. Pemeran utama ini dimainkan oleh pemboman katoda oleh ion positif yang jatuh di atasnya.

Karakteristik tegangan arus busur memiliki karakter yang sangat aneh. Dalam pelepasan busur, ketika arus meningkat, tegangan pada terminal busur berkurang, mis. busur memiliki karakteristik tegangan arus jatuh.

Penerapan pelepasan busur. Petir. Karena suhu tinggi, elektroda busur memancarkan cahaya yang menyilaukan (pancaran kolom busur lebih lemah, karena emisivitas gas kecil), dan oleh karena itu busur listrik adalah salah satu dari sumber terbaik Sveta. Ini hanya mengkonsumsi sekitar 3 watt per candela dan secara signifikan lebih ekonomis daripada lampu terbaik pijar. Busur listrik pertama kali digunakan untuk penerangan pada tahun 1875 oleh insinyur-penemu Rusia P.N. Yablochkin (1847-1894) dan disebut "Cahaya Rusia" atau "Cahaya Utara". Pengelasan. Busur listrik digunakan untuk mengelas bagian logam. Bagian yang akan dilas berfungsi sebagai elektroda positif; menyentuh mereka dengan batu bara yang terhubung ke kutub negatif dari sumber arus, busur diperoleh antara badan dan batu bara, melelehkan logam. busur merkuri. Yang sangat menarik adalah busur merkuri yang terbakar dalam tabung kuarsa, yang disebut lampu kuarsa. Dalam lampu ini, pelepasan busur tidak terjadi di udara, tetapi di atmosfer uap merkuri, di mana sejumlah kecil merkuri dimasukkan ke dalam lampu, dan udara dipompa keluar. Cahaya busur merkuri sangat kaya akan sinar ultraviolet, yang memiliki efek kimia dan fisiologis yang kuat. Agar dapat menggunakan radiasi ini, lampu tidak terbuat dari kaca yang menyerap radiasi UV dengan kuat, tetapi dari kuarsa yang menyatu. Lampu merkuri banyak digunakan dalam pengobatan berbagai penyakit, serta di penelitian ilmiah sebagai sumber radiasi ultraviolet yang kuat.

Buku teks fisika dasar digunakan sebagai sumber informasi di bawah

diedit oleh Akademisi G.S. Landsberg (vol. 2). Moskow, penerbit Nauka, 1985.

Dibuat oleh MARKIDONOV TIMUR, Irkutsk.

Dalam gas, ada pelepasan listrik yang tidak mandiri dan mandiri.

Fenomena aliran arus listrik melalui gas, yang diamati hanya di bawah kondisi pengaruh eksternal apa pun pada gas, disebut pelepasan listrik yang tidak mandiri. Proses pelepasan elektron dari atom disebut ionisasi atom. Energi minimum yang harus dikeluarkan untuk melepaskan elektron dari atom disebut energi ionisasi. Gas yang terionisasi sebagian atau seluruhnya, yang massa jenis muatan positif dan negatifnya sama, disebut plasma.

Pembawa arus listrik dalam pelepasan yang tidak mandiri adalah ion positif dan elektron negatif. Karakteristik arus-tegangan ditunjukkan pada gambar. 54. Di bidang OAB - pelepasan yang tidak mandiri. Di wilayah BC, debit menjadi independen.

Dalam self-discharge, salah satu metode ionisasi atom adalah ionisasi dampak elektron. Ionisasi oleh tumbukan elektron menjadi mungkin ketika elektron memperoleh energi kinetik W k di jalur bebas rata-rata A, cukup untuk melakukan pekerjaan melepaskan elektron dari atom. Jenis pelepasan independen dalam gas - percikan, korona, busur, dan pelepasan cahaya.

pelepasan percikan terjadi antara dua elektroda yang bermuatan berbeda dan memiliki beda potensial yang besar. Tegangan antara benda yang bermuatan berlawanan mencapai hingga 40.000 V. Pelepasan percikan bersifat jangka pendek, mekanismenya adalah dampak elektronik. Petir adalah jenis pelepasan percikan.

Dalam medan listrik yang sangat tidak homogen, terbentuk, misalnya, antara titik dan bidang atau antara kabel saluran listrik dan permukaan bumi, bentuk khusus self-discharge dalam gas, disebut pelepasan korona.

Pelepasan busur listrik ditemukan oleh ilmuwan Rusia V.V. Petrov pada tahun 1802. Ketika dua elektroda yang terbuat dari batu bara bersentuhan pada tegangan 40-50 V, di beberapa tempat ada area penampang kecil dengan hambatan listrik yang tinggi. Area ini menjadi sangat panas, memancarkan elektron yang mengionisasi atom dan molekul di antara elektroda. Pembawa arus listrik dalam busur adalah ion dan elektron bermuatan positif.

Pelepasan yang terjadi pada tekanan yang dikurangi disebut debit cahaya. Ketika tekanan berkurang, jalur bebas rata-rata elektron meningkat, dan selama waktu antara tumbukan, ia memiliki waktu untuk memperoleh energi yang cukup untuk ionisasi dalam Medan listrik dengan stres yang lebih sedikit. Pelepasan dilakukan oleh longsoran ion elektron.