Несамостоятельный и самостоятельный разряды

С помощью некоторого ионизатора в газе в каждую единицу времени образуется определённое число заряженных частиц: положительных ионов и электронов. При небольшой разности потенциалов между электродами, в трубке возникнет электрический ток.

Положительно заряженные ионы начнут двигаться к положительно заряженному электрону, а отрицательно заряженные ионы и электроны — к положительно заряженному электроду. Так как возникает электрический ток, следовательно, возникает и газовый разряд.

Мы уже знаем, что не все ионы будут достигать электродов, некоторые из них будут рекомбинироваться, то есть образовывать в результате соединения нейтральные молекулы. Чем сильнее будет разность потенциалов, тем большее количество ионов будет достигать электродов, и тем меньшее количество ионов будут рекомбинироваться.

При этом будет возрастать сила тока в цепи. С течение времени наступит момент насыщения, когда все появляющиеся ионы будут достигать электродов. Дальнейший рост силы тока становится невозможным.

Если в этом опыте прекратить в любой момент действие ионизатора, то ток тоже прекратится, так как он зависит от ионизатора. По этой причине данный вид разряда называют несамостоятельным разрядом.

Попробуем теперь продолжать увеличивать напряжение. По идее сила тока не должна увеличиваться. Но в газах в таком случае, начиная с некоторого момента, сила тока снова увеличится.

Следовательно, в газе появились какие-то новые проводники тока, которые образуются помимо тех, что появляются под действием ионизатора. Увеличение силы тока может быть очень большим, а число ионов, которые будут возникать в процессе разряда, может стать таким большим, что действие внешнего ионизатора больше не потребуется.

В этом случае, если убрать внешний ионизатор, то заряд не прекратится, так как он больше не будет зависеть от ионизатора. Такой разряд называют самостоятельным газовым разрядом.

Существует несколько типов самостоятельного разового разряда:

• 1. Тлеющий разряд применяется в различных трубках, изготовленных для рекламы. В зависимости от наполнителя, они будут светиться различными цветами. А наиболее важной областью применения тлеющего разряда являются газовые лазеры.
• 2. Коронный разряд возникает в газе при атмосферном давлении. При этом газ должен находиться в неоднородном поле. По форме он часто напоминает корону. Появляется близи остриев различных предметов, проводов линий высокого напряжения.
• 3. Искровой разряд также как и другие виды самостоятельного газового разряда используется в технике. Например, для зажигания горючего в двигателях внутреннего сгорания или для электроискровой обработки металлов.
• 4. Дуговой разряд. Возникает в воздухе при атмосферном давлении и невысоких напряжениях. Имеет форму дуги, за что и получил своё название. Электрическая дуга впервые получена русским учёным В. В. Петровым.

Основной причиной ионизации газа в этом случае является термоэлектронная эмиссия. Широкое применение наше дуговой разряд в технике. Он используется для сварки метла, а также в электропечах — для плавки металлов.

Интересный факт:

Русский учёный Василий Петров, первым в мире в 1802 году описавший явление электрической дуги, не жалел себя при проведении экспериментов. В то время не было таких приборов, как амперметр или вольтметр, и Петров проверял качество работы батарей по ощущению от электрического тока в пальцах. А чтобы чувствовать очень слабые токи, учёный специально срезал верхний слой кожи с кончиков пальцев.