Электрический ток в газах

Видео: 96. Электрический ток в газах

Для металлических проводников и электролитов зависимость силы тока от напряжения имеет линейный характер, т. е. ток в таких проводниках возрастает пропорционально напряжению. Значительно сложнее законы проводимости в газах. Рассмотрим электрический ток в газах, протекающий под действием внешнего ионизатора.

Видео: Электрический ток в газах

Обратимся к опыту. Возьмём конденсатор и зарядим его, создав между его пластинами напряжение. Электрометр, подключённый к пластинам конденсатора, всё время показывает одно и то же напряжение: значит, воздух в обычных условиях является изолятором, т. е. не содержит свободных заряженных частиц.

Внесём зажжённую спиртовку или спичку в область между двумя пластинами конденсатора. Мы заметим, что напряжение, существующее между ними, уменьшается, конденсатор разряжается, следовательно, между пластинами возникает электрический ток. Всё это указывает на то, что в воздухе между пластинами под действием пламени появились заряженные частицы. Что же они представляют собой?

Вполне естественно предположить, что такими заряженными частицами являются молекулы воздуха, которые под влиянием пламени получили электрические заряды и, превратившись в ионы, стали двигаться в электрическом поле между пластинами, создавая электрический ток в газах, который и привел к уменьшению напряжения на пластинах конденсатора.

Путём тщательных исследований было установлено, что носителями электрических зарядов в газах являются ионы и электроны, которые возникают в газе в результате воздействия на него ионизатора.

Видео: Физика 10 класс. Электрический ток в газах и жидкости

Ионизаторами являются пламя, рентгеновы лучи, лучи, испускаемые радиоактивными веществами. Любой ионизатор, какого бы происхождения он ни был, обладает способностью создавать в данном объёме за какое-нибудь время определенное количество положительных и отрицательных ионов.

Под действием ионизатора молекулы газа теряют электроны и становятся положительно заряженными ионами. Освободившиеся электроны, во-первых, сами становятся носителями электрических зарядов, во-вторых, присоединившись к нейтральным молекулам или атомам, образуют ионы, которые отрицательно заряжены. Так в газе могут возникать свободные заряды в виде электронов и ионов обоих знаков, т. е. возникает электрический ток в газах.

Заряженное тело, находясь в ионизированном газе, притягивает к себе свободные заряды противоположного знака, которые и нейтрализуют заряды на теле, вследствие чего оно разряжается.

В газах не происходит выделения их составных частей на электродах, как это имеет место в электролитах, так как при ионизации газа молекулы его не распадаются- они лишь теряют или же присоединяют к себе электроны.

Газовые ионы, подойдя к электроду, отдают ему свои заряды, превращающиеся в нейтральные молекулы или атомы, и диффундируют назад в газ. В электролитах же ионы, подошедшие к электродам, или отлагаются на поверхностях электродов, или вступают в химические реакции.

Если ионы и свободные электроны, образовавшиеся в газе, оказываются в электрическом поле, то они приобретают направленное движение. Из этого следует, что полный электрический ток в газах – это два потока заряженных частиц, один из которых идет к аноду, а второй – к катоду. Он сопровождается рядом своеобразных явлений. К их числу относятся различные виды свечения газа при разряде – от слабого, еле заметного свечения проводов высокого напряжения до ослепительно яркого света электрической дуги и грандиозных вспышек молнии. Электрический ток в средах (твердых проводниках, электролитах) таких явлений не вызывает.

Наконец, при газовом разряде можно наблюдать и специфические химические реакции, не имеющие места при обычных условиях: образование окислов азота и циана в воздухе, образование молекул в одноатомных газах и другие.