Головна » Наука та освіта » Електричний струм у газах

Електричний струм у газах



Для металевих провідників і електролітів залежність сили струму від напруги має лінійний характер, тобто струм в таких провідниках зростає пропорційно напрузі. Значно складніше закони провідності в газах. Розглянемо електричний струм у газах, що протікає під дією зовнішнього іонізатора.

Звернемося до досвіду. Візьмемо конденсатор і зарядимо його, створивши між його пластинами напругу. Електрометр, підключений до пластин конденсатора, весь час показує одне і те ж напруга: значить, повітря в звичайних умовах є ізолятором, тобто не містить вільних заряджених частинок.

Внесемо запалену спиртівку або сірник в область між двома пластинами конденсатора. Ми помітимо, що напруга, що існує між ними, зменшується, конденсатор розряджається, отже, між пластинами виникає електричний струм. Все це вказує на те, що в повітрі між пластинами під дією полум'я з'явилися заряджені частинки. Що ж вони являють собою?

Цілком природно припустити, що такими зарядженими частками є молекули повітря, які під впливом полум'я отримали електричні заряди і, перетворившись на іони, стали рухатися в електричному полі між пластинами, створюючи електричний струм у газах, який і привів до зменшення напруги на пластинах конденсатора.

Шляхом ретельних досліджень було встановлено, що носіями електричних зарядів в газах є іони і електрони, які виникають у газі в результаті впливу на нього іонізатора.

Ионизаторами є полум'я, рентгеновимі промені, промені, що випускаються радіоактивними речовинами. Будь іонізатор, якого б походження він не був, має здатність створювати в даному обсязі за яке-небудь час певну кількість позитивних і негативних іонів.

Під дією іонізатора молекули газу втрачають електрони і стають позитивно зарядженими іонами. Вивільнені електрони, по-перше, самі стають носіями електричних зарядів, по-друге, приєднавшись до нейтральних молекул або атомам, утворюють іони, які негативно заряджені. Так в газі можуть виникати вільні заряди у вигляді електронів та іонів обох знаків, тобто виникає електричний струм у газах.

Заряджене тіло, перебуваючи в іонізованому газі, притягує до себе вільні заряди протилежного знака, які й нейтралізують заряди на тілі, внаслідок чого воно розряджається.

У газах не відбувається виділення їх складових частин на електродах, як це має місце в електролітах, так як при іонізації газу молекули його не розпадаються; вони лише втрачають або ж приєднують до себе електрони.

Газові іони, підійшовши до електрода, віддають йому свої заряди, що перетворюються в нейтральні молекули або атоми, і дифундують назад в газ. В електролітах ж іони, що підійшли до електродів, або відкладаються на поверхнях електродів, або вступають в хімічні реакції.

Якщо іони і вільні електрони, що утворилися в газі, опиняються в електричному полі, то вони набувають спрямований рух. З цього випливає, що повний електричний струм у газах - це два потоки заряджених частинок, один з яких йде до анода, а другий - до катода. Він супроводжується рядом своєрідних явищ. До їх числа відносяться різні види світіння газу при розряді - від слабкого, ледве помітного світіння проводів високої напруги до сліпучо яскравого світла електричної дуги і грандіозних спалахів блискавки. Електричний струм в середовищах (твердих провідниках, електролітах) таких явищ не викликає.

Нарешті, при газовому розряді можна спостерігати і специфічні хімічні реакції, що не мають місця при звичайних умовах: освіта оксидів азоту і ціану в повітрі, освіта молекул в одноатомних газах та інші.