Несамостоятельный и самостоятельный разряды в газах. Ударная ионизация

Различают два вида газового разряда: не­самостоятельный и самостоятельный.

При обычных условиях газы являются хорошими изоляторами, поскольку в них имеется лишь незначительное количество свободных носителей заряда, образующихся под действием ионизаторов, которые всегда есть в природе.

Поэтому, если собрать установку, схема которой показана на рис. 7.22, то ток в цепи практически не будет заметен, хотя напря­жение можно увеличивать и до нескольких сотен вольт.

Чтобы в такой цепи при не очень вы­соких напряжениях существовал ток, необ­ходимо иметь любой ионизатор (пламя, ра­диоактивный препарат и т. п.), чтобы вследствие его действия образовалось определен­ное количество свободных носителей заряда.

Если электропроводимость газов образует­ся внешними ионизаторами, то ток в газе на­зывается несамостоятельным газовым разрядом.

Рис. 7.22. Схема установки для иссле­дования тока в газах

В рассмотренной цепи ток прекращается сразу, если прекращается действие ионизатора.

Если же при постоянной мощности иони­затора постепенно увеличивать напряжение между пластинами (рис. 7.22), то скорость направленного движения свободных носите­лей заряда к пластинам (электродов) будет возрастать. График зависимости силы тока в цепи от напряжения между электродами (вольт-амперная характеристика) представ­лен на рис. 7.23.

Рис. 7.23. Вольт-амперная характерис­тика газового разряда

При небольших напряжениях вольт-ам­перная характеристика является почти пря­мой линией — справедлив закон Ома (учас­ток 0—1). В этом случае с увеличением напряжения все большее количество свобод­ных носителей заряда достигает электродов.

Если напряжение увеличивать дальше, то сила тока будет возрастать медленней (учас­ток 1—2),— все большее количество ионов и электронов достигает электродов (при по­стоянной мощности ионизатора).

Начиная с напряжения U_Н сила тока уже не возрастает — наступает момент, когда происходит насыщение: I_Н — ток насыще­ния. Это объясняется тем, что при увели­чении напряженности поля между электро­дами все ионы и электроны, создаваемые за счет действия ионизатора, за одно и то же время достигают электродов (участок 2—3).

Если увеличивать напряжение дальше, сила тока в цепи резко будет возрастать (участок 3—4). Очевидно, что при этом рез­ко возрастает ионизация газа независимо от действия внешнего ионизатора.

Объяснить такую ионизацию можно так. Ионы и электроны в своем движении встречаются с нейтральными молекулами, но если скорости небольшие, их энергии недоста­точно для ионизации нейтральных молекул. Материал с сайта http://worldof.school

Однако с увеличением напряжения ионы и электроны приобретают энергии, доста­точные для выбивания электронов из ней­тральных молекул или атомов, газ допол­нительно ионизируется. Такое явление на­зывается ударной ионизацией газов. Новые ионы и электроны также разгоняются в электрическом поле и снова могут вызвать ударную ионизацию, увеличивая силу тока в цепи лавинообразно.

Ток в этом случае

может продолжаться за счет ударной ионизации и тогда, когда дейст­вие внешнего ионизатора приостановится. Такой разряд в газе называют са­мостоятельным.

Чтобы разряд был самосто­ятельным, необходимо, чтобы и положи­тельные ионы приобретали энергию в элект­рическом поле, достаточную для выбивания электронов как из молекул, так и из катода.

На этой странице материал по темам:

• Несамостоятельные и самостоятельные разряды реферат

• Доклад несамостоятельные и самостоятельные разряды

• При каком условии несамостоятельный разряд в газе переходит в самостоятельный

• Вид самостоятельного разряда плазма доклад по физике

• Самостоятельные и несамостоятельные разряды в газах презентация

Вопросы по этому материалу:

• Что такое несамостоятельный разряд в газе?

• При каких условиях несамостоятельный разряд переходит в само­стоятельный?

• Объясните вольт-амперную характеристику газового разряда.