Электрические разряды в газах
Сегодня мы с вами разберем одну интересную тему связанную с электричеством. Это явление видел каждый из нас, если хоть раз смотрел на молнию. Но оно не ограничивается только молнией. Давайте разберемся немного по подробнее.
Разряд происходит в воздухе, по пути наименьшего сопротивления.
Газовым разрядом называется явление протекания электрического тока через газ. Газы в своем обычном состоянии являются диэлектриками. И лишь при соблюдении специальных условий в них могут появиться носители заряда (ионы, электроны).
Проводимость газа
При появлении этих носителей в газе, он начинает проводить электричество, то есть теряет свои диэлектрические свойства. У него появляется проводимость. Если ионы и электроны появляются в результате процессов не связанных с наличием электрического поля (нагрев, ионизирующее излучение), то такая проводимость называется несамостоятельной.
Если же носители появляются в результате приложения электрического поля, то такая проводимость называется самостоятельной, на ней мы и остановимся поподробнее.
Откуда же появляются эти носители?
Я не буду сильно углубляться в физику происходящих процессов, думаю это будет и так интуитивно понятно. Первое, что может происходить при протекании тока через газы - это столкновение электронов с молекулами газа. При этом, если энергия электрона достаточно большая, то происходит ионизация этой молекулы (ударная ионизация).
Второе - это вторичная электронная эмиссия. Явление, которое происходит при бомбардировке электронами одного из электродов. При этом из металла могут вылетать так называемые вторичные электроны, которые участвуют в протекании тока.
Третье явление - автоэлектронная эмиссия. При приложении большого напряжения, электроны могут вылетать с поверхности электродов самостоятельно, в следствие туннельного эффекта.
И наконец четверное - фотоионизация. При протекании тока через газ, может возникнуть разряд, о котором мы поговорим позже. При этом идет выделение большого количества света (ультрафиолетового), который способен ионизировать молекулы этого газа.
Газовый разряд.
Самостоятельный разряд может принимать различные формы, которые зависят от многих факторов. Сейчас мы с вами разберем некоторые виды газовых разрядов.
Тлеющий разряд.
Такой вид разряда возникает при низких давлениях. При длине разрядной трубки около полуметра необходимо напряжение около одного киловольта. И при давлении ниже 30 мм.рт.ст. возникает отчетливый разряд. Одной из особенностей такого разряда является то, что все пространство протекания тока, может быть четко разделено на различные области.
К сожалению, на этом фото видны не все области тлеющего разряда.
Такой вид разряда можно встретить в неоновых лампах.
Опять же, я не буду сильно углубляться в физику происходящего, так как там есть много интересных вещей, о которых можно рассказать. Если вам это интересно, то проявляйте активность в комментариях, и пишите, о чем вы хотели бы прочитать. И я могу выпустить отдельные выпуски о каждом виде газового разряда.
Дуговой разряд.
Данный вид разряда может происходить при любом давлении. Для его возникновения необходимо, чтобы электроды находились на очень близких расстояниях, а еще лучше, чтобы изначально они были соединены. И в процессе их разведения между ними возникнет электрическая дуга. Все пространство между электродами заполнено высокотемпературной плазмой (температура может достигать 10 000 градусов Цельсия!).
Лампы на основе такого явления могут применяться в медицине (дуга, горящая в парах ртути производит много ультрафиолета).
Искровой разряд.
Такой вид разряда возникает, если разность потенциалов между электродами достигает пробивного значения. Тогда между ними возникает извилистый канал разряда, по которому кратковременно проходит электрический ток.
Самый яркий пример - это молния. Длина ее канала может доходить до 11-12 километров!