Меню

Электрический ток газов презентация

Презентация на тему «Электрический ток в газах»

Презентация: Электрический ток в газах

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Рецензии

Аннотация к презентации

Скачать презентацию. Тема: «Электрический ток в газах». Предмет: Физика. Добавлена в 2016 году. Средняя оценка: 3.6 балла из 5.

Содержание

Презентация: Электрический ток в газах

Электрический ток в газах

Выполнил: ученик 8а класса Карбушев М.

Круг рассматриваемых вопросов:

Электрический заряд в газах; Проводимость газов; Искровой заряд; Молния; Дуговой заряд; Коронный заряд; Тлеющий заряд.

Вы знаете, что при обычных условиях все газы являются диэлектриками, то есть не проводят электрического тока. Этим свойством объясняется, например, широкое использование воздуха в качестве изолирующего вещества. Принцип действия выключателей и рубильников как раз и основан на том, что размыкая их металлические контакты, мы создаем между ними прослойку воздуха, не проводящую ток.

Пламя, внесенное в пространство между двумя металлическими дисками, приводит к тому, что гальванометр отмечает появление тока. Отсюда следует вывод: пламя, то есть газ, нагретый до высокой температуры, является проводником электрического тока. Прохождение тока через газы называют газовым разрядом.

Вместо пламени можно использовать ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, а также поток альфа-частиц или электронов. Опытами установлено, что действие любой из этих причин приводит к ионизации молекул газа. При этом от некоторых молекул отрывается один (или несколько) электронов, в результате чего молекула превращается в положительный ион. Под воздействием электрического поля, существующего между дисками, образовавшиеся ионы и электроны начинают двигаться, создавая между дисками электрический ток.

Только что мы рассмотрели пример так называемого несамостоятельного разряда. Он так называется потому, что для его поддержания требуется какой-либо ионизатор – пламя, излучение или поток заряженных частиц. Опыты показывают, что если ионизатор устранить, то ионы и электроны вскоре воссоединяются (говорят: рекомбинируют), вновь образуя электронейтральные молекулы. В результате газ перестает проводить ток, то есть становится диэлектриком.

Самостоятельная и несамостоятельная проводимость газов.

Если направить в газовый промежуток струю воздуха от маленькой воздуходувки, и на пути струи, вне промежутка, поместить ионизующее пламя, то гальванометр покажет некоторый ток.

Искровой разряд.

При достаточно большой напряженности поля (около 3 МВ/м) между электродами появляется электрическая искра, имеющая вид ярко светящегося извилистого канала, соединяющего оба электрода. Газ вблизи искры нагревается до высокой температуры и внезапно расширяется, отчего возникают звуковые волны, и мы слышим характерный треск.

Описанная форма газового разряда носит название искрового разряда или искрового пробоя газа. При наступлении искрового разряда газ внезапно утрачивает свои диэлектрические свойства и становится хорошим проводником. Напряженность поля, при которой наступает искровой пробой газа, имеет различное значение у разных газов и зависит от их состояния (давления, температуры). Чем больше расстояние между электродами, тем большее напряжение между ними необходимо для наступления искрового пробоя газа. Это напряжение называется напряжением пробоя.

Молния. Красивое и небезопасное явление природы – молния – представляет собой искровой разряд в атмосфере. Уже в середине 18-го века обратили внимание на внешнее сходство молнии с электрической искрой. Высказалось предположение, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и что молния есть гигантская искра, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры между шарами электрической машины.

Нижняя часть облака (отраженная к Земле) бывает заряжена отрицательно, а верхняя – положительно.

Электрическая дуга.

В 1802 году русский физик В.В. Петров (1761-1834) установил, что если присоединить к полюсам большой электрической батареи два кусочка древесного угля и, приведя угли в соприкосновение, слегка их раздвинуть, то между концами углей образуется яркое пламя, а сами концы углей раскалятся добела, испуская ослепительный свет.

Применение дугового разряда:

Освещение; Сварка; Ртутная дуга.

Коронный разряд.

Натянем на двух высоких изолирующих подставках металлическую проволоку ab, имеющую диаметр несколько десятых миллиметра, и соединим ее с отрицательным полюсом генератора, дающего напряжение несколько тысяч вольт. Второй полюс генератора отведем к Земле. Получится своеобразный конденсатор, обкладками которого являются проволока и стены комнаты, которые, конечно, сообщаются с Землей.

Повышая постепенно напряжение и наблюдая за проволокой в темноте, можно заметить, что при известном напряжении возле проволоки появляется слабое свечение (корона), охватывающее со всех сторон проволоку; оно сопровождается шипящим звуком и легким потрескиванием. Коронный разряд может возникнуть не только вблизи проволоки, но и у острия и вообще вблизи любых электродов, возле которых образуется очень сильное неоднородное поле.

Применение коронного разряда.

Громоотвод(Подсчитано, что в атмосфере всего земного шара происходит одновременно около 1800 гроз, которые дают в среднем около 100 молний в секунду. Поэтому, защита от молнии представляет собой важную задачу).

Тлеющий разряд.

Существует ещё одна форма самостоятельного разряда в газах – так называемый тлеющий разряд. Для получения этого типа разряда удобно использовать стеклянную трубку длиной около полуметра, содержащую два металлических электрода .

Обычно этот заряд возникает при давлениях в газе значительно ниже атмосферного: 1–10 Па. Проделаем опыт. Из стеклянной трубки 2 с электродами, подключенными к высоковольтному источнику тока 1, насосом 3 будем откачивать воздух. Через некоторое время воздух, оставшийся в трубке, начнет испускать неяркий красно-малиновый свет. Трубки с этими газами, изогнутые в виде букв и других фигур, используют для изготовления светящихся надписей на магазинах, кинотеатрах и т. д.

Источник

Презентация по физике «Электрический ток в газах»

Описание разработки

В обычных условиях газы состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками.

Распад атомов на положительные ионы и электроны при подогреве называется ионизацией, обратный процесс – рекомбинацией.

В газах электронно-ионная проводимость.

Протекание тока через газ называется газовым разрядом.

Самостоятельный и несамостоятельный разряды.

Газовый заряд, протекающий под действием ионизатора, называется несамостоятельным, а без ионизатора ― самостоятельным.

Презентация по физике Электрический ток в газах

Типы самостоятельных разрядов.

Тлеющий разряд.

Тлеющий разряд — один из видов постоянного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе.

В отличие от импульсных электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.

Содержимое разработки

Электрический ток в газах

Электрический ток в газах

 В обычных условиях газы состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками.

В обычных условиях газы состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками.

 Распад атомов на положительные ионы и электроны при подогреве называется ионизацией , обратный процесс – рекомбинацией . - e излучение - + ионизация + тепло 3

Распад атомов на положительные ионы и электроны при подогреве называется ионизацией , обратный процесс – рекомбинацией .

- e ― + рекомбинация + 4

рекомбинация

 В газах электронно-ионная проводимость. Протекание тока через газ называется газовым разрядом. 4

В газах электронно-ионная проводимость.

Протекание тока через газ называется газовым разрядом.

 Самостоятельный и несамостоятельный разряды Газовый заряд, протекающий под действием ионизатора, называется несамостоятельным, а без ионизатора ― самостоятельным. 4

Самостоятельный и несамостоятельный разряды

Газовый заряд, протекающий под действием ионизатора, называется несамостоятельным, а без ионизатора ― самостоятельным.

Типы самостоятельных разрядов *Тлеющий разряд *Искровой разряд *Коронный разряд *Дуговой разряд 4

Типы самостоятельных разрядов

  • *Тлеющий разряд
  • *Искровой разряд
  • *Коронный разряд
  • *Дуговой разряд
Читайте также:  Какую работу совершает электрический ток за 30 секунд если при напряжении 220 в

Тлеющий разряд Тле́ющий разря́д — один из видов постоянного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. В отличие от импульсных электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.

  • Тле́ющий разря́д — один из видов постоянного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе.
  • В отличие от импульсных электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.

Типичным примером тлеющего разряда, знакомым большинству людей, является свечение неоновой лампы и ламп “дневного света” Одно из важнейших применений тлеющего разряда в промышленности и военной сфере – газовые лазеры

  • Типичным примером тлеющего разряда, знакомым большинству людей, является свечение неоновой лампы и ламп “дневного света”
  • Одно из важнейших применений тлеющего разряда в промышленности и военной сфере – газовые лазеры

 Дуговой разряд Электрическая дуга ( Вольтова дуга , Дуговой разряд ) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. В. Петровым. Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы.

Дуговой разряд Электрическая дуга используется при электросварке металлов, для выплавки стали (дуговая сталеплавильная печь) и в освещении (в дуговых лампах).

  • Электрическая дуга ( Вольтова дуга , Дуговой разряд ) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе.
  • Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. В. Петровым. Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы.

Коронный разряд Коро́нный разря́д − Атмосферное давление + сильное неоднородное электрическое поле. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка. Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка,а точечно.

  • Электрическая дуга используется при электросварке металлов, для выплавки стали (дуговая сталеплавильная печь) и в освещении (в дуговых лампах).
  • Коро́нный разря́д − Атмосферное давление + сильное неоднородное электрическое поле.

Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка. Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка,а точечно.

В естественных условиях коронный разряд может возникать на верхушках деревьев, мачтах — огни святого Эльма. Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли (электростатический фильтр), для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях)…

  • В естественных условиях коронный разряд может возникать на верхушках деревьев, мачтах — огни святого Эльма.
  • Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли (электростатический фильтр), для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях)…

Искровой разряд Искрово́й разря́д — нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах. Такой разряд возникает при давлении атмосферном и сопровождается характерным — «треском» искры . В природе искровые разряды часто возникают в виде молний. Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга, сильно разветвленных полосок — искровых каналов. Эти каналы заполнены плазмой, интенсивно испаряющейся под действием разряда.

  • Искрово́й разря́д — нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах. Такой разряд возникает при давлении атмосферном и сопровождается характерным — «треском» искры . В природе искровые разряды часто возникают в виде молний.
  • Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга, сильно разветвленных полосок — искровых каналов. Эти каналы заполнены плазмой, интенсивно испаряющейся под действием разряда.

Плазма – четвертое состояние вещества

Плазма – четвертое состояние вещества

 Определение Плазма — частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

Плазма — частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

 Степень ионизации плазмы Слабо Частично Полностью ионизованная ионизованная ионизованная ( α составляет ( α порядка ( α близка к100%) доли процента) нескольких процентов) α-число ионизированных атомов к их общему числу.

Степень ионизации плазмы

Слабо Частично Полностью

ионизованная ионизованная ионизованная

( α составляет ( α порядка ( α близка к100%)

доли процента) нескольких

α-число ионизированных атомов к их общему числу.

Степень ионизации плазмы Полностью ионизованная плазма, которая образуется при высокой температуре - солнце Слабо ионизованной плазмой в природных условиях являются верхние слои атмосферы

Степень ионизации плазмы

Полностью ионизованная плазма, которая образуется при высокой температуре — солнце

Слабо ионизованной плазмой в природных условиях являются верхние слои атмосферы

Плазма во вселенной и вокруг Земли В состоянии плазмы находится подавляющая (около 99%) часть вещества Вселенной – звезды, галактические туманности и межзвездная среда.

Плазма во вселенной и вокруг Земли

В состоянии плазмы находится подавляющая (около 99%) часть вещества Вселенной – звезды, галактические туманности и межзвездная среда.

Плазма во вселенной и вокруг Земли Около Земли плазма существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет магнитосферу Земли, образуя радиационные пояса Земли и ионосферу.

Плазма во вселенной и вокруг Земли

Около Земли плазма существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет магнитосферу Земли, образуя радиационные пояса Земли и ионосферу.

Источник

«Электрический ток в газах». 11-й класс

Класс: 11

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Загрузить презентацию (271,1 кБ)

Цели урока:

  • создавать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся;
  • объяснение нового материала по теме «электрический ток в газах»;
  • способствовать развитию конвергентного мышления;
  • способствовать эстетическому воспитанию учащихся;
  • формирование коммуникационного общения;

Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook.

Метод ведения урока: в форме беседы.

План урока:

  1. Организация класса
  2. Фронтальный опрос
  3. Изучение нового материала
  4. Закрепление
  5. Закрепление домашнее задание

Цель урока – усвоение нового материала по теме «электрический ток в газах»

Ход урока

1 слайд – заголовок

2 слайд – В обычных условиях газы состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками.

3, 4 слайд – Распад атомов на положительные ионы и электроны называется ионизацией, обратный процесс – рекомбинацией.

5 слайд – В газах электронно-ионная проводимость.

6 слайд – Протекание тока через газ называется газовым разрядом.

7 слайд – Электрическим током в газах называется направленное движение положительных ионов к катоду, отрицательных ионов и электронов к аноду.

8 слайд – Самостоятельный и несамостоятельный разряды: Газовый заряд, протекающий под действием ионизатора, называется несамостоятельным, а без ионизатора ― самостоятельным.

9 слайд – Вольт-амперная характеристика тока в газах

10 слайд – Условие ионизации электронным ударом, где l – длина свободного пробега

11 слайд – Типы самостоятельных разрядов

  1. Тлеющий разряд
  2. Искровой разряд (молния)
  3. Коронный разряд
  4. Дуговой разряд

12 слайд – Электрический разряд: самостоятельный и несамостоятельный

13 слайд – Виды самостоятельных разрядов

Разряд Условия возникновения Применение
Тлеющий Низкое давление (доли мм. рт. ст.), высокая напряженность,Е Ионные и электронные рентгеновские трубки, газоразрядные трубки, газовые лазеры
Дуговой Термоэлектронная эмиссия тока с поверхности катода, большая сила тока (10-100А при малой Е) Прожекторы, сварка и резка металла, электропечи для плавки металла.
Коронный Атмосферное давление + сильно неоднородное эл. поле. Электроочистительные фильтры газовых смесей.
Искровой Высокое напряжение при атмосферном давлении имеет вид светящегося канала Молния. Разряд конденсатора искры при электризации трущихся поверхностей.

14 слайд – Тлеющий разряд

  • Тле́ющий разря́д – один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. При увеличении проходящего тока превращается в дуговой разряд.
  • В отличие от нестационарных (импульсных) электрических разрядов в газах, основные характеристики тлеющего разряда остаются относительно стабильными во времени.
  • Типичным примером тлеющего разряда, знакомым большинству людей, является свечение неоновой лампы и ламп “дневного света”
  • Одно из важнейших применений тлеющего разряда в промышленности и военной сфере – газовые лазеры

15 слайд – Дуговой разряд

  • Электрическая дуга (Вольтова дуга, Дуговой разряд) – физическое явление, один из видов электрического разряда в газе.
  • Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. В. Петровым. Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества – плазмы – и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.
  • При эксплуатации высоковольтных электроустановок, в которых неизбежно появление электрической дуги, борьба с электрической дугой осуществляется при помощи электромагнитных катушек, совмещённых с дугогасительными камерами. Среди других способов известны использование вакуумных и масляных выключателей, а также методы отвода тока на временную нагрузку, самостоятельно разрывающую электрическую цепь.

Электрическая дуга используется при электросварке металлов, для выплавки стали (дуговая сталеплавильная печь) и в освещении (в дуговых лампах).

16 слайд – Коронный разряд

  • Коро́нный разря́д − это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода). Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка.
  • На линиях электропередачи возникновение коронного разряда нежелательно, так как вызывает значительные потери передаваемой энергии. С целью сокращения потерь на общую корону применяется расщепление проводов ЛЭП на 2, 3, 5 или 8 составляющих, в зависимости от номинального напряжения линии (для уменьшения тока в проводнике). Составляющие располагаются в углах правильного многоугольника (или на диаметре окружности, в случае расщепления на 2 составляющих), образуемого специальной распоркой.
  • В естественных условиях коронный разряд может возникать на верхушках деревьев, мачтах – т. н. огни святого Эльма.
Читайте также:  По проволочному кольцу протекает ток укажите направление вектора магнитной индукции против часовой

Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли и сопутствующих загрязнений (электростатический фильтр), для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях).

17 слайд – Искровой разряд

  • Искрово́й разря́д (искра электрическая) – нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах. Такой разряд возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом – «треском» искры. Температура в главном канале искрового разряда может достигать 10 000 К. В природе искровые разряды часто возникают в виде молний. Расстояние «пробиваемое» искрой в воздухе зависит от напряжения и считается равным 10 кВ на 1 сантиметр.
  • Искровой разряд обычно происходит, если мощность источника энергии недостаточна для поддержания стационарного дугового разряда или тлеющего разряда.
  • Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвленных полосок – искровых каналов. Эти каналы заполнены плазмой, в состав которой в мощном искровом разряде входят не только ионы исходного газа, но и ионы вещества электродов, интенсивно испаряющегося под действием разряда.

18 слайд – Плазма – четвертое состояние вещества

19 слайд – Плазма – частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

20, 21 слайд – Степень ионизации плазмы

  • Слабо ионизованной плазмой в природных условиях являются верхние слои атмосферы
  • Полностью ионизованная плазма, которая образуется при высокой температуре – солнце

22 слайд – Плазма во вселенной и вокруг Земли

В состоянии плазмы находится подавляющая (около 99%) часть вещества Вселенной – звезды, галактические туманности и межзвездная среда.

23 слайд – Плазма во вселенной и вокруг Земли

Около Земли плазма существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет магнитосферу Земли, образуя радиационные пояса Земли и ионосферу.

24 слайд – Плазма в нашей жизни

  • Плазменный телевизор
  • Плазменная лампа

Источник



Презентация по физике: «Электрический ток в газах»
презентация к уроку по физике (10 класс)

Камышанова Валентина Леонидовна

Методические материалы урока по физике: «Электрический ток в газах»

Скачать:

Вложение Размер
Презентация по физике: «Электрический ток в газах» 324.5 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

« Электрический ток в газах » Тип урока : Урок – лекция. Цель: Образовательная : сформировать представление об электрическом токе в газах; ознакомить учащихся с проявлениями в природе , связанными с прохождением электрического тока в газах ; Развивающая: развитие мышления, внимания и умения выделять главное; Воспитательная : приобретение навыков общения и самоорганизации; Оборудование : персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, электрометр, диски плоского конденсатора, газоразрядные трубки. Методы обучения : объяснительно-иллюстративный, практический.

Ход урока. Организационный момент: По оценке метеорологов, за секунду в землю ударяют 100 молний, которые высвобождают электрические заряды, накопленные в 200 грозах, это каждое мгновение бичует Землю. Любой удар молнии распространяется со скоростью 80000 миль в секунду, составляющей около половины скорости света , и порождает температуру, достигающую около 50000 градусов по Цельсию. Искровое свечение молнии вызывает страх. Природу данного свечения и не только, мы узнаем сегодня на уроке. Объявление темы урока: Ребята, запишите в тетради тему урока :«Электрический ток в газах» Вашему вниманию предлагается лекционная подача материала, в тетради необходимо сделать краткие записи ( конспект), которые помогут в подготовке по теме. Эпиграф к уроку: Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться. Леонардо да Винчи

План лекции Молния. Плазма. Техническое применение прохождения электрического тока в газах. 1. Электрический разряд в газах. 2. Ионизация газов. Несамостоятельный разряд. 3. Различные типы самостоятельных разрядов, условие возникновения. Тлеющий разряд. Дуговой разряд. Коронный разряд. Искровой разряд. Учащимся на доске предлагается план лекции

В естественном состоянии газ диэлектрик. В обычных условиях в газе почти нет свободных носителей заряда, движение которых могло бы создать электрический ток. Для того чтобы газ стал поводящим , необходимо создать в нем свободные заряженные частицы, т.е. превратить нейтральные молекулы (или атомы) в ионы. 1. Электрический разряд в газах Укрепим две металлические пластины параллельно друг другу, соединим одну со стержнем, а вторую с корпусом электрометра и сообщим им разноименные заряды. Электрометр не заряжается. Через воздух между пластинами при небольших значениях напряжения электрический ток не проходит. Для возникновения тока необходимо действие внешнего излучения Процесс протекания тока через газы называется электрическим разрядом в газах Рисунок 1

При появлении электрического тока происходит ионизация газа. Распад молекул газа на электроны и положительные ионы называется ионизацией газа. Нейтральные атомы или молекулы газа могут ионизоваться, т.е. приобретать электрический заряд, под воздействием ряда факторов. Факторы, вызывающие ионизацию газа, называются ионизаторами 2. Ионизация газа. Несамостоятельный разряд. Внесем в пространство между пластинами пламя спиртовки , и электрометр быстро зарядится. Под воздействием пламени газ стал проводником электрического тока. Повышение температуры газа делает его проводником электричества. Таким образом электрический ток в газах- это направленное движение положительных ионов и свободных электронов. Рисунок 2

3. Различные типы самостоятельных разрядов, условия возникновения Как положительные ионы так и электроны движутся в поле с одинаковой напряженностью, но длина свободного пробега электрона во многобольше длины свободного пробега положительного иона. С ростом напряжения между электродами увеличивается и кинетическая энергия носителей тока в газе. При достаточно высоком напряжении эта энергия становится настолько большой, что в момент столкновения движущегося электрона с нейтральной молекулой газа в результате удара она может потерять свой электрон и превратиться в положительный ион. Это явление называют ударной ионизацией . Рисунок4

Вторичная электронная эмиссия с катода возникает в том случае, если кинетическая энергия положительных ионов оказывается достаточной, чтобы ударом выбить из катода электроны. Этот процесс обеспечивает тлеющий разряд Чтобы в газе возник самостоятельный разряд недостаточно наличие одного лишь процесса ударной ионизации. Нужно еще, чтобы за счет процессов происходящих в газе при разрядке, непрерывно возникали электроны, которые после ускорения принимали бы участие в ударной ионизации. Таких процессов может оказаться несколько. Иногда они действуют одновременно, иногда один из них играет доминирующую роль – это зависит от давления газа, его температуры и напряженности поля.

Тлеющий разряд Присоединим электроды к источнику постоянного тока с напряжением в несколько тысяч вольт и будем откачивать воздух из трубки. При атмосферном давлении газ внутри трубки остается темным, так как данное напряжение недостаточно для того, чтобы пробить длинный газовый промежуток Для получения тлеющего разряда удобно использовать стеклянную трубку длины около полуметра, содержащую два металлических электрода Рисунок 5

Этот вид разряда удобно наблюдать , если расстояние между электродами трубки около 0,5 м, а разность потенциалов – около тысячи вольт. Оказывается , что при нормальном атмосферном давлении в трубке разряда нет. При уменьшении давления газа примерно до 40-50 мм. рт. ст. в трубке наблюдается узкий светящийся шнур; при давлении около 0,5мм.рт.стразряд сплошь заполняет трубку, причем положительный столб у анода разбивается на ряд слоев – страт. При давлении около 0,02 мм. рт. ст. свечение в трубке пропадает, но ярко начинает светиться стекло против катода. Возникает электрический разряд. Самостоятельный разряд , возникающий в газе при пониженном давлении , называют тлеющим При данном разряде газ хорошо проводит электричество, значит в газе все время поддерживается сильная ионизация. Причина ионизации является ударная ионизация и выбивание электронов из катода положительными ионами.

В 1802 году русский физик Василий Владимирович Петров (1761-1834г.) установил, что если присоединить к полюсам большой электрической батареи два кусочка древесного угля и, приведя угли к соприкосновению, слегка их раздвинуть, то между концами углей образуется яркое пламя, а сами концы углей раскаляются добела, испуская ослепительный свет (электрическая дуга). Это явление независимо наблюдал английский химик Г. Деви, который предложил в честь А.Вольты назвать эту дугу «вольтовой» Дуговой разряд Рисунок 6

Электрическая дуга может возникнуть не только между угольными , но и между металлическими электродами. Дуговой разряд возникает во всех случаях, когда вследствие разогрева катода основной причиной ионизации становится термоэлектронная эмиссия Термоэлектронная эмиссия с катода (вырывание электронов с поверхности металла под действием температуры) возникает в том случае, если катод имеет высокую температуру. Именно этот процесс обеспечивает дуговой разряд Проводимость газа при газовом разряде значительна и при атмосферном давлении, так как число электронов, испускаемых отрицательным электродом велико. Сила тока в небольшой дуге достигает несколько ампер, а больших дугах – несколько сотен ампер при разности потенциалов всего в 50 В. Высокая температура катода при горении дуги поддерживается бомбардирующими катод положительными ионами. Газ сильно разогревается. На положительном электроде образуется углубление – кратер. Температура в кратере достигает 4000 0С

Коронный разряд Возникновение ионной лавины не всегда приводит к искре, а может вызвать и разряд другого типа – коронный разряд. Коронный разряд наблюдают вблизи заостренных частей про­водников в том случае, когда напряженность электрического по­ля, существующего возле проводника, превышает 3-Ю6 В/м. Причиной, вызывающей коронный разряд, является ударная ио­низация газа, происходящая в области, непосредственно грани­чащей с проводником. Возможность возникновения коронного разряда необходимо учитывать в любых случаях, когда приходится использовать высокое напряжение. Особенно нежелательно возникновение этого разряда в высоковольтных линиях электропередачи, так как он приводит к потерям электрической энергии. Поэтому в таких линиях принимают специальные меры по предотвращению коронного разряда . Коронный разряд представляет собой слабый ток через газ при атмосферном давлении, возникающий под действием неодно ­ родного электрического поля, высокой напряженности. Коронный разряд сопровождается слабым свечением газа и тихим шумом.

При повышенном напряжении коронный заряд на острие имеет вид светящейся кисти — системы тонких светящихся линий, которые выходят из острия, имеют изгибы и изломы, изменяющиеся с течением времени. Такая разновидность ко­ронного разряда называется кистевым разрядом. Заряженное грозовое облако индуцирует на поверхности Зем­ли под собой электрические заряды противоположного знака. Особенно большой заряд скапливается на остриях. Поэтому пе­ред грозой или во время грозы нередко на остриях и острых уг­лах высоко поднятых предметов вспыхивают похожие на кисточ­ки конусы света. С давних времен это свечение называют огнями святого Эльма. Особенно часто свидетелями этого явления становятся альпинисты. Иногда даже не только металлические предметы, но кончики волос на голове украшаются маленькими светящи­мися кисточками. Нередко ледорубы начинают гудеть подобно большому шмелю . Рисунок 7

Таким образом грозовые облака действительно заряжены элек тричеством. Разные части грозового облака несут заряды различ ных знаков. Чаще всего нижняя часть облака ( обращенная к Земле) бы вает заряжена отрицательно , а верхняя – положительно. Поэтому, если два облака сближаются разноименными частями, то между ними прос какивает молния. Однако грозовой разряд может пройти иначе. Пройдя над Землей , грозовое облако создает на ее поверхности большие индуцированные заряды, и поэтому облако и по верхность Земли образуют две обкладки большого конденсатора. Разность потенциалов между облаком и Землей достигает огромных значений, в воздухе возникает сильное электрическое поле, происходит пробой, т.е . ударяющая в Землю молния . Гроза

Согласно многочисленным исследованиям, произведенными над молнией, искровой разряд характеризуется следующими показаниями Напряжение между облаком и Землей 10 8 В Сила тока в молнии 10 5 А Продолжительность молнии 10 — 6 с Диаметр светящегося канала 10 — 20 см Молния, гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим её громом . Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуются в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях. Обычно наблюдаются линейные молнии, но есть удивительная и шаровая молния. Рисунок 8

5. Плазма Ионизированный газ при значительной степени ионизации представляет собой особое состояние вещества, отличное от газообразного , жидкого или кристаллического. Это четвертое состояние вещества называется плазмой Плазма –это частичное или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. Высокотемпературная плазма, возникает в результате термической ионизации. Степень ионизации очень велика, благодаря чему она и является хорошим проводником проводимость высокотемпературной плазмы сопоставима с проводимостью металлов . Температура поверхности Солнца и звезд равна нескольким тысячам градусов, их недра разогреты до миллионов градусов. Следует, что значительная масса вещества Вселенной сконцентрированная в звездах, находится в состоянии высокотемпературной плазмы. Рисунок 9

Источник