Электрический ток в газах

В обычных условиях газы, состоящие из нейтральных атомов и молекул, являются диэлектриками. Газ становится проводником электричества только при его ионизации.

Ионизация газа — расщепление его нейтральных молекул и атомов на ионы противоположных знаков и свободные электроны.

Для ионизации газа необходим ионизатор. Ионизаторами могут быть высокая температура, коротковолновое электрическое излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское и у-излучения), потоки заряженных элементарных частиц (электроны, протоны и др.).

Энергия ионизации — энергия, которую надо затратить, чтобы из молекулы (атома) вырвать один электрон. Энергия ионизации зависит от химической природы газа и возрастает с увеличением числа электронов, вырванных из атома (молекулы) .

Единица энергии: электрон-вольт (эВ).

Газовый разряд — электрический ток, протекающий через газ.

Под действием ионизатора в газах образуются положительные и отрицательные ионы и свободные электроны.

Происхождение отрицательных ионов связано с присоединением электронов к нейтральным атомам и молекулам. Следовательно, газовый разряд представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов и электронов под действием внешнего электрического поля.

Несамостоятельный газовый разряд — разряд, существующий только при действии внешнего ионизатора.

Вольт-амперная характеристика газового разряда изображена на рис. 4.25. При малом напряжении между электродами ток подчиняется закону Ома (рис. 4.25, участок 0—1). На участке кривой 1—2 рост силы тока замедляется (нарушается закон Ома) и, наконец, прекращается совсем (участок 2—3). На участке 2—3 ток становится постоянным (ток насыщения), так как все ионы и электроны, образовавшееся в единицу времени в газе, достигают электродов. Участок 0—3 соответствует области несамостоятельного газового разряда.

Рис. 4.25.

Самостоятельный газовый разряд — разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора.

Самостоятельный разряд образуется за счет ударной ионизации (ионизации, возникающей за счет неупругого соударения электрона с атомом) и ряда других процессов (вторичная электронная эмиссия, термоэлектронная эмиссия и фотоионизация). Самостоятельному разряду соответствует участок графика (3—5) на рис. 4.25.