Электрический ток в газах при различных напряжённостях электрического поля

Электрический ток в газах

1. Газы в обычных условиях—диэлектрики. Воздух используют в технике как изолятор: а) в линиях электропередач; б) между обкладками воздушных конденсаторов; в) в контактах выключателей.

2. При определенных условиях газы — проводники: молния, электрическая искра, дуга при сварке. Процесс протекания тока через газ называется газовым разрядом. Свободные заряды (ионы обоих знаков и электроны) возникают в газах только в процессе ионизации.

Ионизация газов Ионизацию вызывают:

1. Высокая температура.

2. Ультрафиолетовые лучи.

3. Рентгеновские лучи, g - лучи и т. п.

Ионизация осуществляется при условии: еЕl ³ W ионизации, где l — длина свободного пробега заряженных частиц.

Рекомбинация. Вследствие рекомбинации для поддержания длительного тока необходима постоянная ионизация.

Несамостоятельный и самостоятельный разряды

1. Несамостоятельный разряд происходит под действием внешнего ионизатора.

2. Самостоятельный разряд - разряд, происходящий без действия внешнего ионизатора (электронным ударом). Напряжение, при котором возникает самостоятельный разряд, наз. напряжением пробоя (потенциал ионизации).

 

График:

ОА — только часть заряженных частиц доходит до электродов, часть рекомбинирует;

АВ—ток почти не увеличивается (ток насыщения);

ВС — самостоятельный разряд.

 

 

25. Электрический ток в вакууме. Методы регулирования.

Вакуум– состояние газа при давлении, меньшем атмосферного. Это понятие применяется к газу в замкнутом сосуде или в сосуде, из которого откачивают газ, а часто и к газу в свободном пространстве, например к космосу. Физической характеристикой вакуума есть соотношение между длиной свободного пробега молекул и размером сосуда, между электродами прибора и т.д.

Для существования электрического тока в вакууме нужно искусственно ввести в это пространство свободные электроны (с помощью эмиссионных явлений).

1.Термоэлектронная эмиссия Процесс испускания электронов нагретыми металлами называется термоэлектронной эмиссией. Интенсивность термоэлектронной эмиссии зависит от площади катода, температуры нагрева металла и свойств вещества. Если кинетическая энергия электронов больше энергии связи, то происходит термоэлектронная эмиссия.

2. Фотоэлектронная эмиссия (фотоэлектрический эффект, фотоэффект). Процесс испускания электронов металлами под воздействием света. Открыт Г. Герцем, исследован А. Г. Столетовым. Объяснен А. Эйнштейном.

3. Автоэлектронная эмиссия. Процесс испускания электронов под воздействием электрического поля.

Изобретен Т. А. Эдисоном.

Баллон — стекло или керамика, Вакуум: 10-6 -10-7 мм рт. ст. Катод — нить накала.

Анод — круглый или овальный цилиндр.

Катод: в виде вертикального металлического цилиндра, покрытого слоем оксидов щелочноземельных металлов.

(Позволяет увеличить долговечность катода.У таких катодов ток насыщения практически недостижим.)

Вольтамперные характеристики диода

С увеличением напряжения все большее количество электронов получает энергию, достаточную для того, чтобы достичь анода; ток возрастает. При некотором значении напряжения все электроны достигают анода. Ток перестает возрастать - ток насыщения. Для увеличения тока насыщения необходимо увеличить количество электронов (увеличить температуру катода). В приборах с косвенным накалом ток насыщения практически не достигается.