Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды. Плазма

1.

Электрический ток в газах, несамостоятельный
и самостоятельный разряды, плазма

2.

При нормальных условиях, газы почти не
проводят электрический ток, так как свободных
зарядов в них почти нет (являются
диэлектриками).

3.

При внесении между пластинами пламени ток
появляется, значит в воздухе появились свободные
заряды.
Газовый разряд – процесс прохождения
электрического тока через газ.

4.

При увеличении температуры газа, тепловые колебания частиц
становятся интенсивнее. Удары достигают силы, достаточной
для ионизации.
Ионизация – процесс распада атомов и молекул на ионы и
электроны.

5.

Ионизацию газов вызывают:
1. Высокая температура
2. Ультрафиолетовое излучение
3. Рентгеновское излучение
4. Гамма-излучение
Ионизатор – устройство
для ионизации газов или
жидкостей.

6.

Непрерывно с ионизацией идёт процесс рекомбинации.
Рекомбинация – процесс образования из электронов и ионов
нейтральных атомов и молекул.
Вследствие рекомбинации для поддержания длительного тока
необходима постоянная ионизация.

7.

Электрический ток в газе
образуется в результате
встречного движения
заряженных частиц:
положительных ионов —
к катоду, электронов и
отрицательных ионов —
к аноду
При наложении внешнего электрического поля начинается
электрический ток в газе.
Несамостоятельный разряд – протекание тока, существующее
только при внешней ионизации газа.
Если убрать ионизатор, прекратится появление свободных
зарядов в газе.

8.

Вольт-амперная характеристика газового
разряда
Несамостоятельный разряд
При нулевом напряжении свободные заряды совершают лишь тепловое
движение.
При небольшом напряжении значительная часть ионов и электронов в
процессе движения рекомбинируют, сила тока мала.
С повышением напряжения свободные заряды развивают большую
скорость, меньше частиц рекомбинирует и больше частиц достигает
электродов, растёт сила тока.

9.

Вольт-амперная характеристика газового
разряда
Ток
насыщения
Самостоятельны
й разряд
Несамостоятельный разряд
При определённой величине напряжения (точка A) скорость движения
зарядов становится настолько большой, что рекомбинация не успевает
происходить. С этого момента все заряженные частицы достигают
электродов, и ток достигает насыщения — сила тока перестаёт меняться с
увеличением напряжения. Так будет происходить вплоть до точки B.
После прохождения точки B сила тока при увеличении напряжения резко
возрастает – начинается самостоятельный разряд.

10.

Электронная
лавина
Самостоятельный разряд - разряд, происходящий без действия внешнего
ионизатора (электронным ударом).
Электронный удар – процесс выбивания быстродвижущимся свободным
электроном при соударении у нейтрального атома одного или нескольких
электронов.
Новые электроны, в свою очередь, ионизируют встречные атомы, число
заряженных частиц резко возрастает, образуется электронная лавина.

11.

Для существования разряда необходима эмиссия (испускание)
электронов с катода. Эмиссия может происходить при:
1. Ударах положительных ионов с большой кинетической
энергией о катод (происходит выбивание электронов с
поверхности катода)
2. Нагревании катода
Существуют различные виды самостоятельного разряда.

12.

Тлеющий разряд - самостоятельный газовый разряд,
формирующийся при низком давлении газа и малом токе.

13.

Огни святого
Эльма
Коронный разряд — самостоятельный газовый разряд,
возникающий в резко неоднородных полях у электродов с
большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода).

14.

Электрическая дуга — самостоятельный газовый разряд,
возникающий за счёт явления эмиссии электронов с
разогретого катода.

15.

Искровой разряд — нестационарная форма газового разряда,
возникающая обычно при давлениях порядка атмосферного и
сопровождается характерным звуковым эффектом —
«треском» искры.

16.

Плазма – частично или полностью ионизированный газ, в
котором локальные плотности положительных и
отрицательных зарядов практически совпадают.
Плазма является 4 агрегатным состоянием вещества
Высокотемпературная плазма – температура выше 100.000 К

17.

Свойства плазмы:
1. Высокая проводимость
2. Высокая температура
3. Свечение
4. Обладает коллективными свойствами — взаимодействует
через электромагнитные поля, а не только через
столкновения частиц

18.

Наиболее типичные формы плазмы
Искусственно
созданная плазма
Земная природная
плазма
• Вещество внутри
люминесцентных
ламп
• Плазменные
ракетные двигатели
• Газоразрядная
корона озонового
генератора
• Электрическая дуга в
дуговой лампе и в
дуговой сварке
• Светящаяся сфера
ядерного взрыва
• Мониторы и экраны
телевизоров на
основе плазменной
панели
Молния
Огни святого Эльма
Ионосфера
Полярное сияние
Пламя
(низкотемпературная
плазма)
Космическая и
астрофизическая
плазма
• Солнце и другие
звёзды Солнечный
ветер
• Космическое
пространство
(пространство между
планетами, звёздами
и галактиками)
• Межзвёздные
туманности