Электрический ток в газах

 1. Ионизация газа

Элек­три­че­ский ток в газах, как и ток в любой дру­гой среде, тре­бу­ет на­ли­чия сво­бод­ных элек­три­че­ских за­ря­дов. В нор­маль­ном со­сто­я­нии газа таких за­ря­дов там нет, по­это­му их необ­хо­ди­мо со­здать ис­кус­ствен­но. Су­ще­ству­ет два спо­со­ба это сде­лать. Пер­вый – это рас­ще­пить ней­траль­ные атомы газа на элек­тро­ны и по­ло­жи­тель­ные ионы. Вто­рой – при­вне­сти в газ эти сво­бод­ные но­си­те­ли извне. Как пра­ви­ло, при­ме­ня­ет­ся спо­соб иони­за­ции.

Опре­де­ле­ние. Иони­за­ция – про­цесс рас­щеп­ле­ния ней­траль­ных мо­ле­кул на ионы и элек­тро­ны. Для про­те­ка­ния про­цес­са иони­за­ции необ­хо­ди­мо ка­ким-ли­бо спо­со­бом при­дать ча­сти­цам до­пол­ни­тель­ную энер­гию, чтобы они смог­ли разо­рвать внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ные связи. Для этого ис­поль­зу­ет­ся либо неко­то­рое из­лу­че­ние (на­при­мер све­то­вое), либо на­гре­ва­ние. После иони­за­ции газа, если при­ло­жить неко­то­рую раз­ность по­тен­ци­а­лов, раз­но­имен­но за­ря­жен­ные ча­сти­цы нач­нут дви­же­ние в про­ти­во­по­лож­ных на­прав­ле­ни­ях, что будет озна­чать про­те­ка­ние тока.

Про­цесс иони­за­ции про­ис­хо­дит слож­ным об­ра­зом: в ре­зуль­та­те него об­ра­зу­ют­ся как по­ло­жи­тель­ные ионы, так и от­ри­ца­тель­ные ионы, так и сво­бод­ные элек­тро­ны. Про­во­ди­мость газов – ион­ная.

 2. Газовый разряд

Про­те­ка­ние тока в газах – ско­ро­теч­ное дви­же­ние боль­шо­го ко­ли­че­ства ионов между элек­тро­да­ми. Такое про­те­ка­ние тока на­зы­ва­ет­ся га­зо­вым раз­ря­дом. В слу­чае, если такой ток будет слиш­ком мал и его можно за­сечь толь­ко очень точ­ны­ми при­бо­ра­ми, такой раз­ряд на­зы­ва­ет­ся тихим.

Элек­три­че­ские раз­ря­ды в газе можно раз­де­лить на два вида: са­мо­сто­я­тель­ные и неса­мо­сто­я­тель­ные. Неса­мо­сто­я­тель­ные раз­ря­ды – раз­ря­ды, ко­то­рые про­ис­хо­дят толь­ко при на­ли­чии внеш­не­го иони­за­то­ра и пре­кра­ща­ют­ся при его устра­не­нии. Са­мо­сто­я­тель­ные раз­ря­ды – раз­ря­ды, про­ис­хо­дя­щие и при от­сут­ствии иони­за­то­ров. При­ме­ром са­мо­сто­я­тель­но­го раз­ря­да яв­ля­ет­ся ша­ро­вая мол­ния (рис. 1).

Рис. 1. Ша­ро­вая мол­ния

 3. Применение газового разряда

Самым рас­про­стра­нен­ным при­ме­не­ни­ем га­зо­во­го раз­ря­да в тех­ни­ке яв­ля­ет­ся элек­три­че­ская дуга, ко­то­рая ис­поль­зу­ет­ся для элек­тро­свар­ки и осве­ще­ния (рис. 6).

Рис. 6. Элек­три­че­ская дуга

Впер­вые элек­три­че­ская дуга была по­лу­че­на в 1802 году рус­ским фи­зи­ком Пет­ро­вым, а пер­вое осве­ще­ние улиц с по­мо­щью ду­го­вых ламп было пред­ло­же­но и спро­ек­ти­ро­ва­но рус­ским ин­же­не­ром Яб­лоч­ко­вым (рис. 7).

Рис. 7. Пет­ров и Яб­лоч­ков со­от­вет­ствен­но