Elektrische stroom in gassen ontstaat door beweging. Elektrische stroom in gassen: definitie, kenmerken en interessante feiten

Het wordt gevormd door de gerichte beweging van vrije elektronen en dat er in dit geval geen veranderingen optreden in de substantie waaruit de geleider is gemaakt.

Dergelijke geleiders waarin de doorgang van elektrische stroom niet gepaard gaat met chemische veranderingen in hun substantie worden genoemd dirigenten van de eerste soort. Hieronder vallen alle metalen, steenkool en een aantal andere stoffen.

Maar er zijn ook geleiders van elektrische stroom in de natuur waarin chemische verschijnselen optreden tijdens het passeren van stroom. Deze geleiders worden genoemd geleiders van de tweede soort. Deze omvatten voornamelijk verschillende oplossingen van zuren, zouten en alkaliën in water.

Als je water in een glazen vat giet en een paar druppels zwavelzuur (of een ander zuur of alkali) toevoegt, en dan twee metalen platen neemt en er geleiders op aansluit, deze platen in het vat laat zakken en een stroombron hierop aansluit de andere uiteinden van de geleiders door de schakelaar en de ampèremeter, dan zal er gas uit de oplossing vrijkomen, en dit zal continu doorgaan zolang het circuit gesloten is, omdat Verzuurd water is inderdaad een geleider. Bovendien zullen de platen bedekt raken met gasbellen. Deze belletjes zullen dan van de platen afbreken en naar buiten komen.

Wanneer een elektrische stroom door een oplossing stroomt, vinden er chemische veranderingen plaats, waardoor gas vrijkomt.

Geleiders van de tweede soort worden elektrolyten genoemd, en het fenomeen dat optreedt in een elektrolyt wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat, is dat ook.

Metalen platen ondergedompeld in de elektrolyt worden elektroden genoemd; een ervan, verbonden met de positieve pool van de stroombron, wordt anode genoemd, en de andere, verbonden met de negatieve pool, wordt een kathode genoemd.

Wat bepaalt de doorgang van elektrische stroom in een vloeibare geleider? Het blijkt dat in dergelijke oplossingen (elektrolyten) zure (alkali, zout) moleculen onder invloed van een oplosmiddel (in dit geval water) in twee componenten uiteenvallen, en Eén deeltje van het molecuul heeft een positieve elektrische lading en het andere deeltje heeft een negatieve.

De deeltjes van een molecuul die een elektrische lading hebben, worden ionen genoemd. Wanneer een zuur, zout of alkali in water wordt opgelost, verschijnen er een groot aantal zowel positieve als negatieve ionen in de oplossing.

Nu zou het duidelijk moeten worden waarom er een elektrische stroom door de oplossing ging, omdat er een spanning ontstond tussen de elektroden die op de stroombron waren aangesloten, met andere woorden, de ene bleek positief geladen te zijn en de andere negatief. Onder invloed van dit potentiaalverschil begonnen positieve ionen zich te mengen naar de negatieve elektrode - de kathode, en negatieve ionen - naar de anode.

Zo werd de chaotische beweging van ionen een geordende tegenbeweging van negatieve ionen in de ene richting en positieve in de andere. Dit proces van ladingsoverdracht vormt de stroom van elektrische stroom door de elektrolyt en vindt plaats zolang er een potentiaalverschil over de elektroden bestaat. Met het verdwijnen van het potentiaalverschil stopt de stroom door de elektrolyt, wordt de geordende beweging van ionen verstoord en begint de chaotische beweging opnieuw.

Beschouw als voorbeeld het fenomeen elektrolyse wanneer een elektrische stroom door een oplossing wordt geleid kopersulfaat CuSO4 met koperen elektroden erin neergelaten.

Het fenomeen van elektrolyse wanneer stroom door een oplossing van kopersulfaat gaat: C - vat met elektrolyt, B - stroombron, C - schakelaar

Ook hier zal er een tegenbeweging van ionen naar de elektroden plaatsvinden. Het positieve ion is het koperion (Cu) en het negatieve ion het zuurresidu-ion (SO4). Koperionen zullen bij contact met de kathode worden ontladen (waarbij de ontbrekende elektronen worden bevestigd), dat wil zeggen worden omgezet in neutrale moleculen van zuiver koper, en op de kathode worden afgezet in de vorm van een dunne (moleculaire) laag.

Negatieve ionen die de anode hebben bereikt, worden ook ontladen (ze geven overtollige elektronen af). Maar tegelijkertijd komen ze binnen chemische reactie met het koper van de anode, waardoor aan het zure residu SO4 een kopermolecuul Cu wordt toegevoegd en een molecuul kopersulfaat CuS O4 ontstaat, dat weer wordt teruggevoerd naar de elektrolyt.

Omdat dit chemische proces plaatsvindt lange tijd Vervolgens wordt koper afgezet op de kathode, vrijgemaakt uit de elektrolyt. In dit geval ontvangt de elektrolyt, in plaats van de kopermoleculen die naar de kathode gingen, nieuwe kopermoleculen als gevolg van het oplossen van de tweede elektrode - de anode.

Hetzelfde proces vindt plaats als zinkelektroden worden gebruikt in plaats van koperen elektrolyten, en de elektrolyt een oplossing is van zinksulfaat ZnSO4. Zink zal ook van de anode naar de kathode worden overgebracht.

Dus, verschil tussen elektrische stroom in metalen en vloeibare geleiders ligt in het feit dat de ladingsdragers in metalen alleen vrije elektronen zijn, dat wil zeggen negatieve ladingen, terwijl ze in elektrolyten worden gedragen door tegengesteld geladen deeltjes van de substantie - ionen die in tegengestelde richtingen bewegen. Daarom zeggen ze dat Elektrolyten vertonen ionische geleidbaarheid.

Elektrolyse fenomeen werd in 1837 ontdekt door B. S. Jacobi, die talloze experimenten uitvoerde op het gebied van onderzoek en verbetering van chemische stroombronnen. Jacobi ontdekte dat een van de elektroden die in een oplossing van kopersulfaat was geplaatst, met koper werd bedekt toen er een elektrische stroom doorheen ging.

Dit fenomeen heet galvaniseren, is nu extreem groot praktische toepassing. Een voorbeeld hiervan is het coaten van metalen voorwerpen met een dunne laag andere metalen, zoals vernikkelen, vergulden, verzilveren, enz.

Gassen (inclusief lucht) in normale omstandigheden geleiden geen elektrische stroom. Naakte exemplaren, die evenwijdig aan elkaar hangen, worden bijvoorbeeld van elkaar geïsoleerd door een luchtlaag.

Echter onder invloed hoge temperatuur Vanwege grote potentiaalverschillen en andere redenen worden gassen, zoals vloeistofgeleiders, geïoniseerd, d.w.z. ze verschijnen in grote hoeveelheden deeltjes van gasmoleculen die, als dragers van elektriciteit, de doorgang van elektrische stroom door het gas vergemakkelijken.

Maar tegelijkertijd verschilt de ionisatie van een gas van de ionisatie van een vloeistofgeleider. Als in een vloeistof een molecuul uiteenvalt in twee geladen delen, dan worden in gassen onder invloed van ionisatie altijd elektronen gescheiden van elk molecuul en blijft er een ion achter in de vorm van een positief geladen deel van het molecuul.

Zodra de ionisatie van het gas stopt, zal het niet langer geleidend zijn, terwijl de vloeistof altijd een geleider van elektrische stroom blijft. Bijgevolg is de geleidbaarheid van gas een tijdelijk fenomeen, afhankelijk van de werking van externe oorzaken.

Er is echter nog iemand die heet boogontlading of gewoon een elektrische boog. Het fenomeen van de elektrische boog werd aan het begin van de 19e eeuw ontdekt door de eerste Russische elektrotechnisch ingenieur V.V.

V.V. Petrov ontdekte door talrijke experimenten dat tussen twee houtskool die op een stroombron zijn aangesloten, een continue elektrische ontlading door de lucht plaatsvindt, vergezeld van een helder licht. In zijn geschriften schreef V.V. Petrov dat in dit geval “de donkere vrede behoorlijk helder kan worden belicht.” Dit is hoe voor het eerst elektrisch licht werd verkregen, dat praktisch werd toegepast door een andere Russische elektrotechnisch ingenieur Pavel Nikolajevitsj Yablochkov.

De Yablochkov-kaars, waarvan de werking gebaseerd is op het gebruik van een elektrische boog, maakte in die tijd een echte revolutie in de elektrotechniek.

De boogontlading wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt als lichtbron, bijvoorbeeld in spotlights en projectieapparatuur. Door de hoge temperatuur van de boogontlading kan deze worden gebruikt. Momenteel zijn boogovens die door stroom worden aangedreven erg grote kracht, worden in een aantal industrieën gebruikt: voor het smelten van staal, gietijzer, ferrolegeringen, brons, enz. En in 1882 gebruikte N.N. Benardos voor het eerst een boogontlading voor het snijden en lassen van metaal.

In gaslichtbuizen, lampen daglicht, spanningsstabilisatoren, de zogenaamde gloeigasontlading.

Om grote potentiaalverschillen te meten wordt gebruik gemaakt van een vonkontlading met behulp van een kogelafstand, waarvan de elektroden twee metalen kogels zijn met een gepolijst oppervlak. De kogels worden uit elkaar bewogen en er wordt een gemeten potentiaalverschil op toegepast. Vervolgens worden de ballen dichter bij elkaar gebracht totdat er een vonk tussen springt. Als u de diameter van de ballen kent, de afstand daartussen, de druk, de temperatuur en de vochtigheid, kunt u het potentiële verschil tussen de ballen vinden met behulp van speciale tabellen. Deze methode kan met een nauwkeurigheid van enkele procenten potentiaalverschillen in de orde van tienduizenden volt meten.

Onderwerpen van de Unified State Examination-codifier: vrije media elektrische ladingen bij gassen.

Onder normale omstandigheden bestaan ​​gassen uit elektrisch neutrale atomen of moleculen; Er zijn vrijwel geen gratis ladingen in gassen. Daarom zijn gassen dat wel diëlektrica- er gaat geen elektrische stroom doorheen.

We zeiden “bijna geen” omdat gassen, en vooral lucht, altijd een bepaalde hoeveelheid vrij geladen deeltjes bevatten. Ze verschijnen als resultaat ioniserende effecten straling van radioactieve stoffen die in de samenstelling zijn opgenomen aardkorst, ultraviolette en röntgenstraling van de zon, evenals kosmische straling - stromen van hoogenergetische deeltjes die vanuit de ruimte de atmosfeer van de aarde binnendringen. Vervolgens zullen we op dit feit terugkomen en het belang ervan bespreken, maar voorlopig zullen we alleen opmerken dat onder normale omstandigheden de geleidbaarheid van gassen, veroorzaakt door de “natuurlijke” hoeveelheid vrije ladingen, verwaarloosbaar is en kan worden genegeerd.

De werking van schakelaars in elektrische circuits is gebaseerd op de isolerende eigenschappen van de luchtspleet (Fig. 1). Een kleine bijvoorbeeld luchtspleet er zit voldoende licht in de schakelaar om te openen elektrisch circuit in je kamer.

Rijst. 1. Sleutel

Het is echter mogelijk omstandigheden te creëren waarin een elektrische stroom in de gasspleet ontstaat. Laten we eens kijken naar de volgende ervaring.

Laten we de platen van de luchtcondensator opladen en ze aansluiten op een gevoelige galvanometer (Fig. 2, links). Bij kamertemperatuur en niet te vochtige lucht zal de galvanometer geen merkbare stroom vertonen: onze luchtspleet is, zoals we al zeiden, geen geleider van elektriciteit.

Rijst. 2. Het verschijnen van stroming in de lucht

Laten we nu een brander of kaarsvlam in de opening tussen de condensatorplaten brengen (Fig. 2, rechts). De stroom verschijnt! Waarom?

Gratis kosten voor gas

Het optreden van een elektrische stroom tussen de platen van de condensor betekent dat er onder invloed van een vlam in de lucht verscheen gratis kosten. Welke precies?

De ervaring leert dat elektrische stroom in gassen de geordende beweging van geladen deeltjes is drie soorten . Dit elektronen, positieve ionen En negatieve ionen.

Laten we eens kijken hoe deze ladingen in het gas kunnen verschijnen.

Naarmate de temperatuur van een gas stijgt, worden de thermische trillingen van zijn deeltjes – moleculen of atomen – intenser. De botsing van deeltjes tegen elkaar bereikt zo'n kracht dat deze begint ionisatie- verval van neutrale deeltjes in elektronen en positieve ionen (Fig. 3).

Rijst. 3. Ionisatie

Mate van ionisatie is de verhouding tussen het aantal vervallen gasdeeltjes en het totale initiële aantal deeltjes. Als de ionisatiegraad bijvoorbeeld gelijk is aan , betekent dit dat de oorspronkelijke gasdeeltjes zijn opgesplitst in positieve ionen en elektronen.

De mate van gasionisatie is afhankelijk van de temperatuur en neemt sterk toe met de temperatuur. Voor waterstof bijvoorbeeld is bij een temperatuur lager de ionisatiegraad niet hoger dan , en bij een temperatuur erboven ligt de ionisatiegraad dicht bij (dat wil zeggen dat waterstof bijna volledig geïoniseerd is (gedeeltelijk of volledig geïoniseerd gas genaamd plasma)).

Naast hoge temperaturen zijn er nog andere factoren die gasionisatie veroorzaken.

We hebben ze al terloops genoemd: dit zijn radioactieve straling, ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling, kosmische deeltjes. Elke dergelijke factor die ionisatie van een gas veroorzaakt, wordt genoemd ionisator.

Ionisatie vindt dus niet vanzelf plaats, maar onder invloed van een ionisator.

Tegelijkertijd vindt het omgekeerde proces plaats: recombinatie, dat wil zeggen de hereniging van een elektron en een positief ion tot een neutraal deeltje (Fig. 4).

Rijst. 4. Recombinatie

De reden voor recombinatie is simpel: het is de Coulomb-aantrekking van tegengesteld geladen elektronen en ionen. Ze haasten zich naar elkaar toe onder invloed van elektrische krachten, ontmoeten elkaar en kunnen een neutraal atoom (of molecuul, afhankelijk van het type gas) vormen.

Bij een constante intensiteit van de ionisatorwerking wordt een dynamisch evenwicht tot stand gebracht: het gemiddelde aantal deeltjes dat per tijdseenheid vervalt is gelijk aan het gemiddelde aantal recombinerende deeltjes (met andere woorden, de ionisatiesnelheid is gelijk aan de recombinatiesnelheid If). de ionisatorwerking wordt vergroot (bijvoorbeeld door de temperatuur te verhogen), waarna het dynamische evenwicht naar de kant van de ionisatie zal verschuiven en de concentratie van geladen deeltjes in het gas zal toenemen. Integendeel, als je de ionisator uitschakelt, zal recombinatie de boventoon gaan voeren en zullen de vrije ladingen geleidelijk volledig verdwijnen.

Er verschijnen dus positieve ionen en elektronen in het gas als gevolg van ionisatie. Waar komt het derde type lading vandaan: negatieve ionen? Het is heel simpel: een elektron kan een neutraal atoom raken en zich daaraan hechten! Dit proces wordt getoond in Fig. 5.

Rijst. 5. Het verschijnen van een negatief ion

De aldus gevormde negatieve ionen zullen samen met positieve ionen en elektronen deelnemen aan het ontstaan ​​van stroom.

Niet-zelfvoorzienende ontlading

Als er geen extern elektrisch veld is, ondergaan vrije ladingen een chaotische thermische beweging samen met neutrale gasdeeltjes. Maar wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd, begint de geordende beweging van geladen deeltjes - elektrische stroom in gas.

Rijst. 6. Niet-zelfvoorzienende lozing

In afb. 6 zien we onder invloed van een ionisator drie soorten geladen deeltjes ontstaan ​​in de gasspleet: positieve ionen, negatieve ionen en elektronen. Elektrische stroom in een gas ontstaat als gevolg van de tegenbeweging van geladen deeltjes: positieve ionen - naar de negatieve elektrode (kathode), elektronen en negatieve ionen - naar de positieve elektrode (anode).

Elektronen die de positieve anode raken, worden door het circuit naar de "plus" van de stroombron geleid. Negatieve ionen geven een extra elektron af aan de anode en keren, als neutrale deeltjes, terug naar het gas; het elektron dat aan de anode wordt gegeven, snelt ook naar de “plus” van de bron. Positieve ionen die bij de kathode aankomen, nemen daar elektronen op; het resulterende tekort aan elektronen aan de kathode wordt onmiddellijk gecompenseerd door hun levering daar vanuit de “min”-bron. Als resultaat van deze processen vindt er een geordende beweging van elektronen plaats in het externe circuit. Dit is de elektrische stroom die door de galvanometer wordt geregistreerd.

Het beschreven proces getoond in Fig. 6, gebeld niet-zelfontlading op gas. Waarom afhankelijk? Om dit te behouden is daarom een ​​constante werking van de ionisator noodzakelijk. Laten we de ionisator verwijderen - en de stroom zal stoppen, omdat het mechanisme dat zorgt voor het verschijnen van vrije ladingen in de gasspleet zal verdwijnen. De ruimte tussen de anode en kathode wordt weer een isolator.

Stroom-spanningskarakteristieken van gasontlading

De afhankelijkheid van de stroom door de gasspleet van de spanning tussen de anode en kathode (de zgn stroom-spanningskarakteristiek van gasontlading) is te zien in afb. 7.

Rijst. 7. Stroom-spanningskarakteristiek gasontlading

Bij nulspanning is de stroomsterkte uiteraard nul: geladen deeltjes voeren alleen thermische beweging uit, er is geen geordende beweging tussen de elektroden.

Bij lage spanning is de stroom ook laag. Feit is dat niet alle geladen deeltjes voorbestemd zijn om de elektroden te bereiken: sommige positieve ionen en elektronen vinden elkaar en recombineren tijdens hun beweging.

Naarmate de spanning toeneemt, ontwikkelen vrije ladingen zich steeds sneller en wordt de kans kleiner dat een positief ion en elektron elkaar ontmoeten en opnieuw combineren. Daarom bereikt een steeds groter deel van de geladen deeltjes de elektroden en neemt de stroom toe (sectie ).

Bij een bepaalde spanningswaarde (punt) wordt de snelheid van de ladingsbeweging zo hoog dat recombinatie helemaal geen tijd meer heeft om op te treden. Vanaf nu Alle geladen deeltjes gevormd onder invloed van de ionisator bereiken de elektroden, en stroom bereikt verzadiging- namelijk, de stroomsterkte houdt op te veranderen bij toenemende spanning. Dit zal tot een bepaald punt gebeuren.

Zelfontlading

Na het passeren van het punt neemt de stroomsterkte scherp toe met toenemende spanning - de onafhankelijke categorie. Nu zullen we uitzoeken wat het is.

Geladen gasdeeltjes bewegen van botsing naar botsing; in de intervallen tussen botsingen worden ze versneld door het elektrische veld, waardoor hun kinetische energie toeneemt. En dus, wanneer de spanning groot genoeg wordt (datzelfde punt), bereiken de elektronen tijdens hun vrije pad zulke energieën dat ze, wanneer ze botsen met neutrale atomen, deze ioniseren! (Met behulp van de wetten van behoud van momentum en energie kan worden aangetoond dat het de elektronen (en niet de ionen) zijn die worden versneld door een elektrisch veld die het maximale vermogen hebben om atomen te ioniseren.)

De zogenaamde elektronenimpactionisatie. Elektronen die uit geïoniseerde atomen worden geslagen, worden ook versneld door het elektrische veld en botsen met nieuwe atomen, waardoor ze nu worden geïoniseerd en nieuwe elektronen worden gegenereerd. Als gevolg van de elektronenlawine die ontstaat, neemt het aantal geïoniseerde atomen snel toe, waardoor ook de stroomsterkte snel toeneemt.

Het aantal gratis ladingen wordt zo groot dat de noodzaak voor een externe ionisator verdwijnt. Je kunt het eenvoudig verwijderen. Hierdoor ontstaan ​​nu vrij geladen deeltjes intern processen die plaatsvinden in het gas - daarom wordt de ontlading onafhankelijk genoemd.

Als de gasspleet onder hoge spanning staat, is er geen ionisator nodig voor zelfontlading. Het is voldoende om slechts één vrij elektron in het gas te hebben, en de hierboven beschreven elektronenlawine zal beginnen. En er zal altijd minstens één vrij elektron zijn!

Laten we ons nogmaals herinneren dat er in een gas, zelfs onder normale omstandigheden, een bepaalde “natuurlijke” hoeveelheid vrije ladingen bestaat als gevolg van de ioniserende werking. radioactieve straling de aardkorst, hoogfrequente straling van de zon en kosmische straling. We hebben gezien dat bij lage spanningen de geleidbaarheid van het gas, veroorzaakt door deze vrije ladingen, verwaarloosbaar is, maar nu – bij hoge spanning- ze zullen een lawine van nieuwe deeltjes genereren, waardoor een onafhankelijke ontlading ontstaat. Het zal gebeuren, zoals ze zeggen, afbraak gas kloof.

De veldsterkte die nodig is voor de afbraak van droge lucht bedraagt ​​ongeveer kV/cm. Met andere woorden: om een ​​vonk te laten springen tussen de elektroden, gescheiden door een centimeter lucht, moet er een kilovoltspanning op worden aangelegd. Stel je de spanning voor die nodig is om enkele kilometers lucht te doorbreken! Maar het zijn juist zulke storingen die optreden tijdens een onweersbui - dit is bliksem, u kent het wel.

Dit is een korte samenvatting.

Het werk aan de volledige versie gaat door

Lezing2 1

Stroom in gassen

1. Algemene bepalingen

Definitie: Het fenomeen van elektrische stroom die door gassen gaat, wordt genoemd gasontlading.

Het gedrag van gassen is sterk afhankelijk van de parameters, zoals temperatuur en druk, en deze parameters veranderen vrij gemakkelijk. Daarom is de stroom van elektrische stroom in gassen complexer dan in metalen of in een vacuüm.

Gassen gehoorzamen niet aan de wet van Ohm.

2. Ionisatie en recombinatie

Benzine bij normale omstandigheden, bestaat uit vrijwel neutrale moleculen en geleidt daarom de elektrische stroom extreem slecht. Onder invloed van buitenaf kan een elektron echter van een atoom worden afgescheurd en ontstaat er een positief geladen ion. Bovendien kan een elektron zich hechten aan een neutraal atoom en een negatief geladen ion vormen. Op deze manier is het mogelijk een geïoniseerd gas te verkrijgen, d.w.z. plasma.

Externe invloeden zijn bijvoorbeeld verwarming, bestraling met energetische fotonen, bombardementen door andere deeltjes en sterke velden. dezelfde omstandigheden die nodig zijn voor elementaire emissie.

Een elektron in een atoom bevindt zich in een potentiaalbron en om daaruit te kunnen ontsnappen moet het atoom extra energie krijgen, wat ionisatie-energie wordt genoemd.

Naast het fenomeen ionisatie wordt ook het fenomeen recombinatie waargenomen, d.w.z. de combinatie van een elektron en een positief ion om een ​​neutraal atoom te vormen. Dit proces vindt plaats waarbij energie vrijkomt die gelijk is aan de ionisatie-energie. Deze energie kan worden gebruikt voor straling of verwarming. Lokale verwarming van het gas leidt tot een lokale drukverandering. Wat op zijn beurt leidt tot het verschijnen van geluidsgolven. De gasontlading gaat dus gepaard met licht-, thermische- en geluidseffecten.

3. Stroom-spanningskarakteristieken van een gasontlading.

In de beginfase is de werking van een externe ionisator noodzakelijk.

In de OAW-sectie bestaat de stroom onder invloed van een externe ionisator en bereikt deze snel verzadiging wanneer alle geïoniseerde deeltjes deelnemen aan de vorming van de stroom. Als u de externe ionisator verwijdert, stopt de stroom.

Dit type ontlading wordt een niet-zelfvoorzienende gasontlading genoemd. Wanneer je probeert de spanning te verhogen, verschijnen er lawines van elektronen in het gas en neemt de stroom bijna toe constante spanning, die ontstekingsspanning (IC) wordt genoemd.

Vanaf dit moment wordt de ontlading onafhankelijk en is er geen externe ionisator nodig. Het aantal ionen kan zo groot worden dat de weerstand van de interelektrode-opening afneemt en de spanning (VSD) dienovereenkomstig daalt.

Vervolgens begint in de interelektrode-opening het gebied waar de stroom passeert kleiner te worden en neemt de weerstand toe, en daarom neemt de spanning (MU) toe.

Wanneer u de spanning probeert te verhogen, raakt het gas volledig geïoniseerd. De weerstand en spanning dalen tot nul en de stroom neemt vele malen toe. Het resultaat is een boogontlading (EF).

De stroom-spanningskarakteristiek laat zien dat het gas helemaal niet aan de wet van Ohm voldoet.

4. Processen in gas

Processen die dat kunnen leiden tot de vorming van elektronenlawines zoals getoond op de foto.

Dit zijn de elementen van de kwalitatieve theorie van Townsend.

5. Gloeiontlading.

Bij lage druk en bij lage spanningen kan deze ontlading worden waargenomen.

K – 1 (donkere Aston-ruimte).

1 – 2 (lichtgevende kathodefilm).

2 – 3 (donkere Crookes-ruimte).

3 – 4 (eerste kathodegloed).

4 – 5 (donkere Faraday-ruimte)

5 – 6 (positieve anodekolom).

6 – 7 (anode donkere ruimte).

7 – A (anodische gloed).

Als u de anode beweegbaar maakt, kan de lengte van de positieve kolom worden aangepast zonder praktisch de afmetingen van het K – 5-gebied te veranderen.

In donkere gebieden versnellen deeltjes en winnen ze aan energie; in lichte gebieden vinden ionisatie- en recombinatieprocessen plaats.

ELEKTRISCHE STROOM IN GASSEN

Onafhankelijke en niet-onafhankelijke geleidbaarheid van gassen. In hun natuurlijke staat geleiden gassen geen elektrische stroom, d.w.z. zijn diëlektrica. Dit kan eenvoudig worden geverifieerd met behulp van een eenvoudige stroom als het circuit wordt onderbroken door een luchtspleet.

De isolerende eigenschappen van gassen worden verklaard door het feit dat atomen en moleculen van gassen in hun natuurlijke staat neutrale, ongeladen deeltjes zijn. Vanaf hier is het duidelijk dat om een ​​gas geleidend te maken, het op de een of andere manier noodzakelijk is om er vrije ladingsdragers in te introduceren of erin te creëren - geladen deeltjes. In dit geval zijn er twee gevallen mogelijk: ofwel worden deze geladen deeltjes gecreëerd door de werking van een externe factor of worden ze van buitenaf in het gas geïntroduceerd - niet-onafhankelijke geleidbaarheid, ofwel worden ze in het gas gecreëerd door de werking van het elektrische veld. zelf bestaande tussen de elektroden - onafhankelijke geleidbaarheid.

In de bovenstaande afbeelding laat de galvanometer in het circuit zien dat er ondanks de aangelegde spanning geen stroom is. Dit duidt op de afwezigheid van geleidbaarheid van gassen onder normale omstandigheden.

Laten we nu het gas in het interval 1-2 tot een zeer hoge temperatuur verwarmen door er een aangestoken brander in te plaatsen. De galvanometer geeft het verschijnen van stroom aan, daarom valt bij hoge temperaturen het aandeel neutrale gasmoleculen uiteen in positieve en negatieve ionen. Dit fenomeen heet ionisatie gas

Als je een luchtstroom van een kleine ventilator in de gasspleet richt en een ioniserende vlam in het pad van de stroom plaatst, buiten de opening, dan zal de galvanometer enige stroom laten zien.

Dit betekent dat de ionen niet direct verdwijnen, maar met het gas meebewegen. Naarmate de afstand tussen de vlam en opening 1-2 echter groter wordt, wordt de stroom geleidelijk zwakker en verdwijnt vervolgens. In dit geval hebben tegengesteld geladen ionen de neiging elkaar te naderen onder invloed van de elektrische aantrekkingskracht en, wanneer ze elkaar ontmoeten, te herenigen tot een neutraal molecuul. Dit proces wordt genoemd recombinatie ionen.

Het verwarmen van een gas tot een hoge temperatuur is niet de enige manier om gasmoleculen of atomen te ioniseren. Neutrale atomen of gasmoleculen kunnen ook onder invloed van andere factoren worden geïoniseerd.

Ionische geleidbaarheid heeft een aantal kenmerken. Positieve en negatieve ionen zijn dus vaak geen afzonderlijke geïoniseerde moleculen, maar groepen moleculen die aan een negatief of positief elektron zijn bevestigd. Hierdoor kan, hoewel de lading van elk ion gelijk is aan één of twee, zelden meer, elementaire ladingen, hun massa aanzienlijk verschillen van de massa van individuele atomen en moleculen. Op deze manier verschillen gasionen aanzienlijk van elektrolytionen, die altijd bepaalde groepen atomen vertegenwoordigen. Vanwege dit verschil zijn de wetten van Faraday, die zo kenmerkend zijn voor de geleidbaarheid van elektrolyten, niet van toepassing op de ionische geleidbaarheid van gassen.

Het tweede, eveneens zeer belangrijke, verschil tussen de ionische geleidbaarheid van gassen en de ionische geleidbaarheid van elektrolyten is dat de wet van Ohm niet wordt nageleefd voor gassen: de stroom-spanningskarakteristiek heeft meer complex karakter. De stroom-spanningskarakteristiek van geleiders (inclusief elektrolyten) heeft de vorm van een hellende rechte lijn (proportionaliteit van I en U heeft een gevarieerde vorm);

In het bijzonder, in het geval van niet-zelfonderhoudende geleidbaarheid, ziet de grafiek er bij kleine waarden van U uit als een rechte lijn, d.w.z. De wet van Ohm blijft ongeveer van kracht; Naarmate U groter wordt, buigt de curve met enige spanning en verandert in een horizontale rechte lijn.

Dit betekent dat vanaf een bepaalde spanning de stroom constant blijft ondanks de spanningsstijging. Deze constante, spanningsonafhankelijke stroomwaarde wordt genoemd verzadigingsstroom.

Het is niet moeilijk om de betekenis van de verkregen resultaten te begrijpen. Aanvankelijk neemt bij toenemende spanning het aantal ionen dat door de ontladingsdoorsnede gaat toe, d.w.z. De stroom I neemt toe, omdat de ionen in een sterker veld met een hogere snelheid bewegen. Hoe snel de ionen ook bewegen, het aantal dat per tijdseenheid door deze sectie gaat, kan echter niet groter zijn dan het totale aantal ionen dat per tijdseenheid bij de ontlading wordt gecreëerd door externe ioniserende factoren.

Uit experimenten blijkt echter dat als na het bereiken van de verzadigingsstroom in het gas de spanning nog steeds aanzienlijk wordt verhoogd, het verloop van de stroom-spanningskarakteristiek plotseling wordt verstoord. Bij een voldoende hoge spanning neemt de stroom sterk toe.

De huidige sprong laat zien dat het aantal ionen onmiddellijk sterk toenam. De reden hiervoor is het elektrische veld zelf: het verleent zulke hoge snelheden aan sommige ionen, d.w.z. zoveel energie dat wanneer dergelijke ionen botsen met neutrale moleculen, deze laatste in ionen worden opgesplitst. Totaal aantal ionen worden nu niet bepaald door de ioniserende factor, maar door de werking van het veld zelf, dat zelf de noodzakelijke ionisatie kan ondersteunen: geleidbaarheid van niet-onafhankelijk wordt onafhankelijk. Het beschreven fenomeen van het plotseling optreden van onafhankelijke geleidbaarheid, dat de aard heeft van een doorbraak van de gasspleet, is niet de enige, hoewel zeer belangrijke, vorm van het optreden van onafhankelijke geleidbaarheid.

Vonkenontlading. Bij een voldoende hoge veldsterkte (ongeveer 3 MV/m), a elektrische vonk, dat eruitziet als een helder gloeiend kronkelend kanaal dat beide elektroden verbindt. Het gas in de buurt van de vonk warmt op tot een hoge temperatuur en zet plotseling uit, waardoor er een vonk ontstaat geluidsgolven, en we horen een karakteristieke knal.

De beschreven vorm van gasontlading wordt genoemd vonkontlading of doorslag van gasvonken. Wanneer er een vonkontlading optreedt, verliest het gas plotseling zijn diëlektrische eigenschappen en wordt het een goede geleider. De veldsterkte waarbij gasvonkafbraak optreedt heeft een andere waarde verschillende gassen en hangt af van hun toestand (druk, temperatuur). Hoe groter de afstand tussen de elektroden, hoe groter de spanning daartussen die nodig is om vonkdoorslag van het gas te laten optreden. Deze spanning wordt genoemd doorslagspanning.

Als je weet hoe de doorslagspanning afhangt van de afstand tussen de elektroden van een bepaalde vorm, is het mogelijk om de onbekende spanning te meten langs de maximale lengte van de vonk. Het apparaat van een vonkvoltmeter voor ruwe hoge spanningen is hierop gebaseerd.

Het bestaat uit twee metalen kogels gemonteerd op standaard 1 en 2, de 2e standaard met de bal kan met behulp van een schroef dichterbij of verder van de eerste komen. De kogels worden aangesloten op een stroombron, waarvan de spanning moet worden gemeten, en bij elkaar gebracht totdat er een vonk ontstaat. Door de afstand te meten met behulp van een schaalverdeling op de standaard, kun je een ruwe schatting geven van de spanning over de lengte van de vonk (bijvoorbeeld: bij een kogeldiameter van 5 cm en een afstand van 0,5 cm is de doorslagspanning 17,5 kV, en met een afstand van 5 cm - 100 kV).

Het optreden van een storing wordt als volgt verklaard: in een gas is er altijd een bepaald aantal ionen en elektronen die door willekeurige oorzaken ontstaan. Hun aantal is echter zo klein dat het gas praktisch geen elektriciteit geleidt. Bij een voldoende hoge veldsterkte kan de kinetische energie die door het ion wordt verzameld in het interval tussen twee botsingen voldoende worden om bij botsing een neutraal molecuul te ioniseren. Als gevolg hiervan worden een nieuw negatief elektron en een positief geladen residu – een ion – gevormd.

Wanneer vrij elektron 1 in botsing komt met een neutraal molecuul, splitst het het in elektron 2 en een vrij positief ion. Elektronen 1 en 2 splitsen ze bij verdere botsing met neutrale moleculen opnieuw in elektronen 3 en 4 en bevrijden positieve ionen, enz.

Dit ionisatieproces wordt genoemd impact ionisatie, en het werk dat moet worden verricht om een ​​elektron uit een atoom te verwijderen - ionisatie werk. Het ionisatiewerk hangt af van de structuur van het atoom en is daarom verschillend voor verschillende gassen.

Elektronen en ionen gevormd onder invloed van impactionisatie verhogen het aantal ladingen in het gas, en komen op hun beurt in beweging onder invloed van een elektrisch veld en kunnen impactionisatie van nieuwe atomen veroorzaken. Zo versterkt het proces zichzelf en bereikt de ionisatie in het gas snel een zeer grote waarde. Het fenomeen lijkt op een sneeuwlawine, daarom werd dit proces genoemd ionen lawine.

De vorming van een ionenlawine is het proces van vonkafbraak, en de minimale spanning waarbij een ionenlawine optreedt is de doorslagspanning.

Tijdens een vonkafbraak is de reden voor gasionisatie dus de vernietiging van atomen en moleculen tijdens botsingen met ionen (impactionisatie).

Bliksem. Een mooi en gevaarlijk natuurverschijnsel – bliksem – is een vonkontlading in de atmosfeer.

Al in het midden van de 18e eeuw werd aandacht besteed aan de uiterlijke gelijkenis van bliksem met een elektrische vonk. Er werd gesuggereerd dat onweerswolken grote elektrische ladingen met zich meedragen en dat bliksem een ​​gigantische vonk is, die behalve qua grootte niet verschilt van de vonk tussen de ballen van een elektrische machine. Hierop werd bijvoorbeeld gewezen door de Russische natuurkundige en scheikundige Michail Vasiljevitsj Lomonosov (1711-65), die zich, naast andere wetenschappelijke kwesties, bezighield met atmosferische elektriciteit.

Dit werd bewezen in de ervaring van 1752-1753. Lomonosov en de Amerikaanse wetenschapper Benjamin Franklin (1706-90), die gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar werkten.

Lomonosov bouwde een "dondermachine" - een condensator die zich in zijn laboratorium bevond en via een draad werd opgeladen met atmosferische elektriciteit, waarvan het uiteinde uit de kamer werd gehaald en op een hoge paal werd geplaatst. Tijdens een onweersbui konden met de hand vonken uit de condensator worden gehaald.

Franklin liet tijdens een onweersbui een vlieger vliegen aan een touwtje, dat was uitgerust met een ijzeren punt; een deursleutel was aan het uiteinde van het touw vastgebonden. Toen de snaar nat werd en een geleider van elektrische stroom werd, kon Franklin elektrische vonken uit de sleutel halen, Leidse potten opladen en andere experimenten uitvoeren die met een elektrische machine werden uitgevoerd (opgemerkt moet worden dat dergelijke experimenten uiterst gevaarlijk zijn, aangezien bliksem kan de vliegers treffen, en tegelijkertijd zullen grote ladingen door het lichaam van de onderzoeker de aarde binnendringen. Er zijn zulke trieste gevallen geweest in de geschiedenis van de natuurkunde. Dit is hoe G.V. Richman, die samenwerkte met Lomonosov, stierf in 1753 in Sint-Petersburg).

Zo werd aangetoond dat onweerswolken inderdaad sterk geladen zijn met elektriciteit.

Verschillende delen van een onweerswolk dragen ladingen van verschillende tekens. Meestal is het onderste deel van de wolk (gereflecteerd naar de aarde) negatief geladen en het bovenste deel positief geladen. Daarom, als twee wolken elkaar naderen met tegengesteld geladen delen, flitst er bliksem tussen hen. Echter bliksemontlading het kan ook anders gebeuren. Als een onweerswolk over de aarde beweegt, ontstaat er grote geïnduceerde lading op het oppervlak, en daarom vormen de wolk en het aardoppervlak twee platen van een grote condensator. Het potentiaalverschil tussen de wolk en de aarde bereikt enorme waarden, gemeten in honderden miljoenen volt, en er verschijnt een sterk elektrisch veld in de lucht. Als de sterkte van dit veld voldoende groot wordt, kan er een storing optreden, d.w.z. blikseminslag op de aarde. Tegelijkertijd treft de bliksem soms mensen en veroorzaakt brand.

Volgens talrijke onderzoeken naar bliksem wordt de vonklading gekarakteriseerd door de volgende geschatte getallen: spanning (U) tussen de wolk en de aarde 0,1 GV (gigavolt);

stroomsterkte (I) bij bliksem 0,1 MA (megaampère);

bliksemduur (t) 1 μs (microseconde);

De diameter van het lichtkanaal is 10-20 cm.

De donder die optreedt na de bliksem heeft dezelfde oorsprong als het knetterende geluid wanneer een laboratoriumvonk overspringt. De lucht in het bliksemkanaal wordt namelijk erg heet en zet uit, waardoor er geluidsgolven ontstaan. Deze golven, weerkaatst door wolken, bergen, enz., creëren vaak een lange echo: donderslagen.

Corona-ontlading. Het optreden van een ionenlawine leidt niet altijd tot een vonk, maar kan ook een ontlading van een ander type veroorzaken: een corona-ontlading.

Laten we een metaaldraad ab, met een diameter van enkele tienden van een millimeter, op twee hoge isolerende steunen spannen en deze verbinden met de negatieve pool van een generator die een spanning van enkele duizenden volts produceert. We zullen de tweede pool van de generator naar de aarde brengen. Het resultaat is een soort condensator, waarvan de platen draad zijn en de wanden van de kamer, die uiteraard communiceren met de aarde.

Het veld in deze condensator is zeer inhomogeen en de intensiteit ervan nabij een dunne draad is zeer hoog. Door de spanning geleidelijk te verhogen en de draad in het donker te observeren, kun je merken dat er bij een bepaalde spanning een zwakke gloed (corona) verschijnt nabij de draad, die de draad aan alle kanten bedekt; het gaat gepaard met een sissend geluid en een licht knetterend geluid. Als een gevoelige galvanometer tussen de draad en de bron is aangesloten, vertoont de galvanometer, met het verschijnen van een gloed, een merkbare stroom die van de generator door de draden naar de draad vloeit en van daaruit door de lucht van de kamer naar de muren; tussen de draad en de muren wordt het overgedragen door ionen die in de kamer worden gevormd als gevolg van impactionisatie. De gloed van lucht en het verschijnen van stroom duiden dus op een sterke ionisatie van lucht onder invloed van een elektrisch veld. Een corona-ontlading kan niet alleen in de buurt van de draad optreden, maar ook aan de punt en in het algemeen in de buurt van alle elektroden, waarbij een zeer sterk inhomogeen veld wordt gevormd.

Toepassing van corona-ontlading. Elektrische gaszuivering (elektrische stofvangers). Een vat gevuld met rook wordt plotseling volledig transparant wanneer er scherpe metalen elektroden in worden gestoken die zijn verbonden met een elektrische machine, en alle vaste en vloeibare deeltjes worden op de elektroden afgezet. De verklaring voor het experiment is als volgt: zodra de corona in de draad wordt ontstoken, wordt de lucht in de buis sterk geïoniseerd. Gasionen hechten zich aan stofdeeltjes en laden deze op. Omdat er in de buis een sterk elektrisch veld aanwezig is, bewegen geladen stofdeeltjes onder invloed van het veld naar de elektroden, waar ze zich nestelen.

Tellers elementaire deeltjes . Een Geiger-Müller-deeltjesteller bestaat uit een kleine metalen cilinder voorzien van een venster bedekt met folie en een dunne metaaldraad die langs de as van de cilinder is gespannen en daarvan is geïsoleerd. De meter is verbonden met een circuit dat een stroombron bevat waarvan de spanning enkele duizenden volts bedraagt. De spanning wordt noodzakelijk gekozen voor het verschijnen van een corona-ontlading in de meter.

Wanneer een snel bewegend elektron de teller binnenkomt, ioniseert deze laatste de gasmoleculen in de teller, waardoor de spanning die nodig is om de corona te ontsteken iets afneemt. Er vindt een ontlading plaats in de meter en er verschijnt een zwakke kortstondige stroom in het circuit. Om dit te detecteren, wordt een zeer hoge weerstand (meerdere megaohms) in het circuit geïntroduceerd en wordt er parallel een gevoelige elektrometer aangesloten. Elke keer dat een snel elektron de teller raakt, buigt het vel van de elektrometer door.

Dergelijke tellers maken het mogelijk om niet alleen snelle elektronen te registreren, maar in het algemeen ook alle geladen, snel bewegende deeltjes die door botsingen ionisatie kunnen veroorzaken. Moderne tellers detecteren gemakkelijk de binnenkomst van zelfs maar één deeltje erin en maken het daarom mogelijk om met volledige betrouwbaarheid en zeer duidelijke duidelijkheid te verifiëren dat elementair geladen deeltjes werkelijk in de natuur bestaan.

Bliksemafleider. Er wordt geschat dat er in de atmosfeer van de hele aardbol tegelijkertijd ongeveer 1.800 onweersbuien voorkomen, waarbij gemiddeld ongeveer 100 blikseminslagen per seconde worden geproduceerd. En hoewel de kans dat iemand door de bliksem wordt getroffen verwaarloosbaar klein is, veroorzaakt bliksem toch veel schade. Het volstaat erop te wijzen dat momenteel ongeveer de helft van alle ongevallen in grote elektriciteitsleidingen worden veroorzaakt door bliksem. Daarom is bliksembeveiliging een belangrijke taak.

Lomonosov en Franklin legden niet alleen de elektrische aard van bliksem uit, maar gaven ook aan hoe een bliksemafleider kon worden gebouwd om te beschermen tegen blikseminslagen. Een bliksemafleider is een lange draad waarvan het bovenste uiteinde is geslepen en versterkt boven het hoogste punt van het beschermde gebouw. Het onderste uiteinde van de draad is verbonden met een metalen plaat en de plaat wordt ter hoogte van het grondwater in de aarde begraven. Tijdens een onweersbui verschijnen er grote geïnduceerde ladingen op de aarde en verschijnt er een groot elektrisch veld aan het aardoppervlak. De spanning is erg hoog in de buurt van scherpe geleiders, en daarom wordt aan het uiteinde van de bliksemafleider een corona-ontlading ontstoken. Als gevolg hiervan kunnen geïnduceerde ladingen zich niet ophopen op het gebouw en vindt er geen bliksem plaats. In die gevallen waarin bliksem toch optreedt (en dergelijke gevallen zijn zeer zeldzaam), raakt deze de bliksemafleider en gaan de ladingen de aarde in zonder schade aan het gebouw te veroorzaken.

In sommige gevallen is de corona-ontlading van een bliksemafleider zo sterk dat er aan de punt een duidelijk zichtbare gloed verschijnt. Deze gloed verschijnt soms in de buurt van andere puntige voorwerpen, bijvoorbeeld aan de uiteinden van scheepsmasten, scherpe boomtoppen, enz. Dit fenomeen werd enkele eeuwen geleden opgemerkt en veroorzaakte bijgelovige afschuw onder zeelieden die de ware essentie ervan niet begrepen.

Elektrische boog. In 1802 stelde de Russische natuurkundige V.V. Petrov (1761-1834) ontdekte dat als je twee stukken houtskool aan de polen van een grote elektrische batterij bevestigt en ze, terwijl je de kolen met elkaar in contact brengt, ze iets uit elkaar beweegt, er een heldere vlam ontstaat tussen de uiteinden van de kolen, en de uiteinden van de kolen zelf worden witgloeiend en stralen een verblindend licht uit.

Het eenvoudigste apparaat voor het produceren van een elektrische boog bestaat uit twee elektroden, waarvoor het beter is om geen houtskool te nemen, maar speciaal gemaakte staven verkregen door een mengsel van grafiet, roet en bindmiddelen in te drukken. De stroombron kan een verlichtingsnetwerk zijn, waarin voor de veiligheid een reostaat is opgenomen.

Door een boog te dwingen te branden met een constante stroom in samengeperst gas (20 atm), was het mogelijk om de temperatuur van het uiteinde van de positieve elektrode op 5900°C te brengen, d.w.z. aan de oppervlaktetemperatuur van de zon. Een kolom van gassen en dampen, die een goede elektrische geleidbaarheid heeft en waar een elektrische lading doorheen stroomt, heeft een nog hogere temperatuur. Het energetische bombardement van deze gassen en dampen door elektronen en ionen, aangedreven door het elektrische veld van de boog, brengt de temperatuur van de gassen in de kolom op 6000-7000°C. Een dergelijke sterke ionisatie van het gas is alleen mogelijk vanwege het feit dat de boogkathode veel elektronen uitzendt, die met hun impact het gas in de ontladingsruimte ioniseren. Sterke elektronenemissie vanuit de kathode wordt verzekerd door het feit dat de boogkathode zelf wordt verwarmd tot een zeer hoge temperatuur (van 2200 tot 3500°C). Wanneer de kolen met elkaar in contact worden gebracht om de boog te ontsteken, komt bijna alle Joule-warmte van de stroom die door de kolen gaat, vrij op het contactpunt, dat een zeer hoge weerstand heeft. Daarom worden de uiteinden van de kolen erg heet, en dit is voldoende om er een boog tussen te laten uitbreken wanneer ze uit elkaar bewegen. Vervolgens wordt de kathode van de boog in een verwarmde toestand gehouden door de stroom zelf die door de boog gaat. Hoofdrol Het bombarderen van de kathode door daarop invallende positieve ionen speelt hierbij een rol.

De stroom-spanningskarakteristiek van de boog is volkomen uniek. Bij een boogontlading neemt de spanning aan de boogaansluitingen af ​​naarmate de stroom toeneemt, d.w.z. de boog heeft een dalende stroom-spanningskarakteristiek.

Toepassing van boogontlading. Verlichting. Vanwege de hoge temperatuur zenden de boogelektroden een verblindend licht uit (de gloed van de boogkolom is zwakker, omdat de emissiviteit van het gas klein is), en daarom elektrische boog is er één van beste bronnen Sveta. Hij verbruikt slechts ongeveer 3 W per candela en is aanzienlijk energiezuiniger dan de beste lampen gloeiend De elektrische boog werd voor het eerst gebruikt voor verlichting in 1875 door de Russische ingenieur-uitvinder P.N. Yablochkin (1847-1894) en kreeg de naam “Russisch licht” of “noorderlicht”. Lassen. Een elektrische boog wordt gebruikt om metalen onderdelen te lassen. De te lassen onderdelen dienen als positieve elektrode; door ze aan te raken met steenkool die is verbonden met de negatieve pool van de stroombron, ontstaat er een boog tussen de lichamen en de steenkool, waardoor het metaal smelt. Mercurius boog. Van groot belang is de kwikboog die brandt in een kwartsbuis, de zogenaamde kwarts lamp. Bij deze lamp vindt de boogontlading niet plaats in de lucht, maar in een atmosfeer van kwikdamp, waarvoor een kleine hoeveelheid kwik in de lamp wordt gebracht en de lucht wordt weggepompt. Kwikbooglicht is extreem rijk aan ultraviolette stralen, die sterke chemische en fysiologische effecten hebben. Om deze straling te kunnen gebruiken, is de lamp niet gemaakt van glas, dat UV-straling sterk absorbeert, maar van gesmolten kwarts. Kwiklampen worden veel gebruikt bij de behandeling van verschillende ziekten wetenschappelijk onderzoek als een sterke bron van ultraviolette straling.

Het Elementaire Natuurkunde Leerboek werd gebruikt als informatiebron.

onder redactie van academicus G.S. Landsberg (deel 2). Moskou, uitgeverij “Nauka”, 1985.

Voltooid door MARKIDONOV TIMUR, Irkoetsk.

In gassen zijn er niet-zelfonderhoudende en zichzelf onderhoudende elektrische ontladingen.

Het fenomeen van elektrische stroom die door een gas vloeit, dat alleen wordt waargenomen onder de voorwaarde van een externe invloed op het gas, wordt een niet-zelfonderhoudende elektrische ontlading genoemd. Het proces waarbij een elektron uit een atoom wordt verwijderd, wordt ionisatie van het atoom genoemd. plasma.

De dragers van elektrische stroom tijdens een niet-zelfonderhoudende ontlading zijn positieve ionen en negatieve elektronen.

De stroom-spanningskarakteristiek wordt getoond in Fig. 54. Op het gebied van OAV - niet-zelfvoorzienende lozing. In de BC-regio wordt de afvoer onafhankelijk.

Tijdens een zelfontlading is elektronenimpactionisatie een van de manieren om atomen te ioniseren. Ionisatie door elektronenimpact wordt mogelijk wanneer een elektron op het gemiddelde vrije pad A kinetische energie W k verwerft die voldoende is om arbeid te verrichten bij het verwijderen van een elektron uit een atoom. Soorten onafhankelijke ontladingen in gassen - vonk-, corona-, boog- en glimontladingen. Vonkenontlading

vindt plaats tussen twee elektroden die zijn geladen met verschillende ladingen en een groot potentiaalverschil hebben. De spanning tussen verschillend geladen lichamen reikt tot 40.000 V. De vonkontlading is van korte duur, het mechanisme is een elektronische impact. Bliksem is een soort vonkontlading. In zeer inhomogene elektrische velden die bijvoorbeeld worden gevormd tussen een punt en een vlak of tussen een hoogspanningsdraad en het aardoppervlak, speciale vorm zelfontlading in gassen, genaamd.

corona-ontlading Elektrische boogontlading

werd ontdekt door de Russische wetenschapper V.V. Petrov in 1802. Wanneer twee koolstofelektroden met elkaar in contact komen bij een spanning van 40-50 V, verschijnen op sommige plaatsen gebieden met een kleine doorsnede en een hoge elektrische weerstand. Deze gebieden worden erg heet en zenden elektronen uit, die de atomen en moleculen tussen de elektroden ioniseren. De dragers van elektrische stroom in de boog zijn positief geladen ionen en elektronen. Een ontlading die optreedt bij verminderde druk wordt genoemd gloeiende ontlading. Naarmate de druk afneemt, neemt het gemiddelde vrije pad van het elektron toe, en gedurende de tijd tussen botsingen slaagt het erin voldoende energie te verwerven voor ionisatie.