Konu 7. Sıvıların ve gazların elektriksel iletkenliği.

§1. Gazlarda elektrik akımı.

§2. Kendi kendine yetmeyen ve bağımsız gaz deşarjları.

§3. Kendi kendine devam etmeyen deşarj türleri ve teknik kullanımları.

§4. Plazma kavramı.

§5. Sıvılarda elektrik akımı.

§6. Elektroliz kanunları.

§7. Elektrolizin teknik uygulamaları (bağımsız).

Gazlarda elektrik akımı.

Normal koşullar altında, gazlar yalıtkandır ve ancak bir şekilde iyonlaştıklarında iletken hale gelirler. iyonlaştırıcılar olabilir röntgen, kozmik ışınlar, ultraviyole ışınları, radyoaktif radyasyon, yoğun ısıtma vb.

iyonlaşma süreci gazlar, bir iyonlaştırıcının etkisi altında bir veya daha fazla elektronun atomlardan ayrılmasıdır. Sonuç olarak, nötr bir atom yerine pozitif bir iyon ve bir elektron ortaya çıkar.

İyonlaştırıcının etkisi sırasında ortaya çıkan elektronlar ve pozitif iyonlar, uzun süre ayrı ayrı var olamazlar ve yeniden birleşerek yeniden atomlar veya moleküller oluştururlar. Bu fenomen denir rekombinasyon.

İyonize bir gaz bir elektrik alanına yerleştirildiğinde, elektrik kuvvetleri serbest yükler üzerinde hareket eder ve gerilim çizgilerine paralel olarak sürüklenirler - elektronlar ve negatif iyonlar anot(güç kaynağının pozitif kutbuna bağlı bazı cihazların elektrodu), pozitif iyonlar - katot(bir akım kaynağının negatif kutbuna bağlı bir cihazın elektrotu). Elektrotlarda iyonlar elektron vererek veya alarak nötr atomlara dönüşürler ve böylece devreyi tamamlarlar. Gazda bir elektrik akımı üretilir. Gazlardaki elektrik akımına denir gaz deşarjı. Böylece, gazların iletkenliği bir elektron-iyon karakterine sahiptir.

Kendi kendine yetmeyen ve bağımsız gaz deşarjları.

Bir akım kaynağı, bir voltmetre, bir ampermetre ve bir hava boşluğu ile ayrılmış iki metal plaka içeren bir elektrik devresi oluşturalım.

Hava boşluğunun yakınına bir iyonlaştırıcı yerleştirirseniz, devrede iyonlaştırıcının hareketiyle kaybolan bir elektrik akımı görünecektir.

Kendinden iletken olmayan bir gazdaki elektrik akımına denir kendi kendine yetmeyen gaz deşarjı. Deşarj akımının elektrotlar arasındaki potansiyel farka bağımlılığının grafiği - gaz deşarjının akım-gerilim özelliği:

OA - Ohm yasasının gözlemlendiği bir bölüm. Yüklü parçacıkların sadece bir kısmı elektrotlara ulaşır, bir kısmı yeniden birleşir;

AB - Ohm yasasının orantılılığı ihlal edilir ve başlangıçtan itibaren akım değişmez. Belirli bir iyonlaştırıcı ile mümkün olan en yüksek akıma denir. doyma akımı ;

Güneş - bağımsız gaz deşarjı, bu durumda ortaya çıkan iyonlar ve elektronlar nedeniyle harici iyonlaştırıcının eyleminin sona ermesinden sonra bile gaz deşarjı devam eder. darbe iyonlaşması(elektrik çarpmasının iyonlaşması); elektrotlar arasındaki potansiyel farkın artmasıyla oluşur (meydana gelir) elektronik çığ).

Normal koşullar altında gaz bir dielektriktir, yani nötr atom ve moleküllerden oluşur ve serbest elektrik akımı taşıyıcıları içermez.
Bir iletken gaz iyonize bir gazdır. İyonize gaz elektron-iyon iletkenliğine sahiptir.

gaz iyonizasyonu

Bu, nötr atomların veya moleküllerin, atomlardan elektronları ayırarak pozitif iyonlara ve elektronlara bozunmasıdır. İyonlaşma, bir gaz ısıtıldığında veya radyasyona (UV, X-ışını, radyoaktif) maruz kaldığında meydana gelir ve yüksek hızlarda çarpışmalar sırasında atomların ve moleküllerin bozunması ile açıklanır.

gaz deşarjı iyonize gazlarda bir elektrik akımıdır.
Yük taşıyıcıları pozitif iyonlar ve elektronlardır. Bir elektrik veya manyetik alana maruz kaldığında gaz deşarj tüplerinde (lambalarda) bir gaz deşarjı gözlenir.

Yüklü parçacıkların rekombinasyonu

- gaz iletken olmaktan çıkar, iyonlaşma durursa, bu rekombinasyon (zıt yüklü parçacıkların yeniden birleşmesi) sonucu oluşur.

Bağımsız ve kendi kendini idame ettirmeyen bir gaz deşarjı vardır.

Kendi kendine yetmeyen gaz deşarjı
- iyonlaştırıcının hareketi durdurulursa, deşarj da duracaktır.

Deşarj doygunluğa ulaştığında grafik yatay hale gelir. Burada, gazın elektriksel iletkenliği yalnızca iyonlaştırıcının etkisinden kaynaklanır.

Bağımsız gaz tahliyesi
- bu durumda, darbe iyonlaşmasının bir sonucu olarak ortaya çıkan iyonlar ve elektronlar nedeniyle harici iyonlaştırıcının eyleminin sona ermesinden sonra bile gaz deşarjı devam eder (= elektrik çarpmasının iyonlaşması); elektrotlar arasındaki potansiyel fark arttığında meydana gelir (bir elektron çığı meydana gelir).
Kendi kendine devam etmeyen bir gaz deşarjı, Ua = U ateşlemesinde kendi kendine devam eden bir gaz deşarjına dönüşebilir.

İçin için yanan deşarj- gazlarda sabit bağımsız elektrik deşarj türlerinden biri. Kural olarak, düşük gaz basıncında ve düşük akımda oluşur. Geçen akımın artmasıyla ark deşarjına dönüşür.

Çoğu insanın aşina olduğu tipik bir parlama deşarjı örneği, bir neon lambanın parlamasıdır.

ÖZELLİKLER

Kızdırma deşarjının karakteristik bir özelliği, katodun yakınında büyük bir potansiyel düşüşüdür. Gazlardaki durağan olmayan (atımlı) elektrik boşalmalarının aksine, parıldayan bir boşalmanın temel özellikleri zaman içinde nispeten sabit kalır.

Elektronların enerjisi. Bir etkili çarpışmada bir elektron tarafından ortalama enerji kazanımı. Çarpışmalar sırasında elektron enerjisindeki gerçek değişimler. Kaotik ve sürüklenme hızları arasındaki ilişki.

Bir elektron volt, elektrostatik bir alanda 1 V potansiyel farkı olan noktalar arasında temel bir yükü aktarmak için gereken enerjiye eşittir.

Bilet numarası 6

Gazlarda taşınım olgusu. Difüzyon, viskozite, kesit. Atomların (moleküllerin) ortalama serbest yolu. çarpışma sıklığı Parçacıkların göreli hareketini hesaba katan ortalama serbest yol.

Difüzyon.

Bir gaz için difüzyon, kirlilik moleküllerinin bir kaynaktan dağılımıdır (veya bir gazın karşılıklı difüzyonu).

Difüzyon, bir maddenin derişimini azaltma yönünde gerçekleşir ve kapladığı hacim üzerinde üniform dağılımına yol açar.

viskozite

viskozite (iç sürtünme) - transfer fenomenlerinden biri, sıvı cisimlerin (sıvılar ve gazlar) parçalarından birinin diğerine göre hareketine direnme özelliği. Sonuç olarak, bu hareket için harcanan iş, ısı şeklinde dağılır.

Kabaca konuşursak, gazlarda ve sıvılarda sürtünme.

Enine kesit.

Etkili kesit Etkileşen iki parçacıktan oluşan bir sistemin belirli bir nihai duruma geçiş olasılığını karakterize eden fiziksel bir niceliktir.

Gaz deşarjı, akımın bir gazdan geçmesi sürecidir. Gaz deşarjı, bir iyonlaştırıcının etkisi altında gerçekleşir. Ama onsuz da olabilir.

İki tür rütbe vardır: bağımsız Ve bağımlı. Aşağıdaki cihazı düşünün.

Katot ve anotlu cam tüp.

Kendinden deşarj olmayan

Bazı iyonlaştırıcıların yardımıyla, gazda her zaman biriminde belirli sayıda yüklü parçacık oluşur: pozitif iyonlar ve elektronlar. Elektrotlar arasındaki küçük bir potansiyel farkı ile tüpte bir elektrik akımı görünecektir.

Pozitif yüklü iyonlar pozitif yüklü elektrona doğru hareket ederken, negatif yüklü iyonlar ve elektronlar pozitif yüklü elektroda doğru hareket edecektir. Bir elektrik akımı olduğu için, bu nedenle bir gaz deşarjı da meydana gelir.

Tüm iyonların elektrotlara ulaşmayacağını, bazılarının yeniden birleşeceğini, yani bağlantı sonucunda nötr moleküller oluşturacağını zaten biliyoruz. Potansiyel fark ne kadar güçlü olursa, elektrotlara o kadar fazla iyon ulaşır ve o kadar az iyon yeniden birleşir.

Bu devredeki akımı artıracaktır. Zamanla, ortaya çıkan tüm iyonların elektrotlara ulaşacağı bir doyma noktası gelecektir. Mevcut güçte daha fazla artış imkansız hale gelir.

Bu deneyde iyonlaştırıcının hareketi herhangi bir anda durdurulursa, iyonlaştırıcıya bağlı olduğu için akım da duracaktır. Bu yüzden bu tür deşarj, kendi kendine devam etmeyen deşarj olarak adlandırılır.

kendi kendine deşarj

Şimdi voltajı artırmaya devam etmeye çalışalım. Teorik olarak, akım artmamalıdır. Ancak bu durumda gazlarda belli bir andan itibaren akım şiddeti tekrar artacaktır.

Sonuç olarak, iyonlaştırıcının etkisi altında ortaya çıkanlara ek olarak oluşan gazda bazı yeni akım iletkenleri ortaya çıktı. Akımdaki artış çok büyük olabilir ve deşarj sırasında ortaya çıkacak iyonların sayısı o kadar artabilir ki harici bir iyonlaştırıcının çalışmasına artık gerek kalmaz.

Bu durumda, harici iyonlaştırıcıyı çıkarırsanız, artık iyonlaştırıcıya bağlı olmayacağı için şarj durmayacaktır. Böyle bir deşarja bağımsız gaz deşarjı denir.

Darbe iyonlaşması nedeniyle yukarıda ele alınan çığların oluşma ve oluşum süreci, kendi kendine devam etmeyen bir deşarjın karakterini kaybetmez, çünkü harici iyonlaştırıcının sonlandırılması durumunda deşarj hızla kaybolur.

Bununla birlikte, bir yük çığının ortaya çıkması ve oluşumu, darbe iyonlaşma süreci ile sınırlı değildir. Voltajda nispeten küçük bir artışla, gaz deşarj aralığının elektrotlarında, pozitif iyonlar daha fazla enerji kazanır ve katoda çarparak elektronları dışarı atar, oluşur. ikincil elektron emisyonu . Anoda giden yolda ortaya çıkan serbest elektronlar, gaz moleküllerinin çarpma iyonizasyonunu üretir. Elektrik alanlarında katoda giden pozitif iyonların kendileri gaz moleküllerini iyonize eder.

Katottan çıkan her elektron hızlandırılabilir ve gaz moleküllerinin darbeli iyonlaşmasını sağlayabilirse, o zaman deşarj, harici iyonlaştırıcının etkisi sona erdikten sonra bile devam edecektir. Bağımsız bir deşarjın geliştiği gerilime denir. kapanış voltajı

Söylenenlere dayanarak, bağımsız deşarj gaza uygulanan voltaj nedeniyle gazdaki bu işlemlerin bir sonucu olarak akım taşıyıcılarının ortaya çıktığı böyle bir gaz deşarjı diyeceğiz. Onlar. bu deşarj, iyonlaştırıcının sonlandırılmasından sonra bile devam eder.

Elektrotlar arası boşluk tamamen iletken bir gaz deşarj plazması ile kaplandığında, bozulma . Elektrotlar arası boşluğun bozulmasının meydana geldiği gerilime denir. arıza gerilimi. Ve karşılık gelen elektrik alan şiddeti denir kırılma gerilimi.

Bağımsız bir deşarjın ortaya çıkması ve sürdürülmesi için koşulları ele alalım.

Gaz aralığının elektrotları arasındaki yüksek voltajlarda akım büyük ölçüde artar. Bunun nedeni, bir elektrik alanı tarafından güçlü bir şekilde hızlandırılan harici bir iyonlaştırıcının etkisi altında ortaya çıkan elektronların nötr gaz molekülleriyle çarpışması ve onları iyonlaştırmasıdır. Bunun sonucu olarak, ikincil elektronlar Ve pozitif iyonlar(işlem 1, şekil 8.4). Pozitif iyonlar katoda doğru hareket eder ve elektronlar anoda doğru hareket eder. İkincil elektronlar yine gaz moleküllerini iyonize eder ve sonuç olarak elektronlar bir çığ gibi anoda doğru hareket ettikçe toplam elektron ve iyon sayısı artacaktır. Elektrik akımındaki artışın nedeni budur. açıklanan süreç denir etki iyonlaşması.

Bununla birlikte, elektronların etkisi altındaki darbeli iyonlaşma, harici iyonlaştırıcı çıkarıldığında deşarjı sürdürmek için yeterli değildir. Bunun için elektron çığlarının “tekrarlanabilir” olması, yani böylece bazı işlemlerin etkisi altında gazda yeni elektronlar ortaya çıkar. Bunlar aşağıdaki süreçlerdir:

• bir elektrik alanı tarafından hızlandırılan, katoda çarpan pozitif iyonlar, katoda elektronları vurur (işlem 2);
• gaz molekülleri ile çarpışan pozitif iyonlar, onları uyarılmış bir duruma aktarır; bu tür moleküllerin temel duruma geçişine fotonların emisyonu eşlik eder (işlem 3);
• nötr bir molekül tarafından emilen bir foton onu iyonlaştırır, moleküllerin foton iyonlaşma süreci meydana gelir (işlem 4);
• fotonların etkisi altında katottan elektronların çıkarılması (işlem 5);
• son olarak, gaz aralığının elektrotları arasındaki önemli voltajlarda, elektronlardan daha kısa bir ortalama serbest yola sahip olan pozitif iyonların, gaz moleküllerini iyonize etmek için yeterli enerjiyi elde ettikleri (işlem 6) ve iyon çığlarının negatif plakaya koştuğu bir an gelir. . Elektron çığlarına ek olarak iyon çığları da olduğunda, akım neredeyse gerilimi artırmadan artar.

Gazlar, metaller ve elektrolitlerin aksine, elektriksel olarak nötr atom ve moleküllerden oluşur ve normal koşullar altında serbest akım taşıyıcıları (elektronlar ve iyonlar) içermezler.. Bu yüzden normal koşullar altında gazlar yalıtkandır.

Gazlardaki elektrik akımı taşıyıcıları, yalnızca gazların iyonlaşması sürecinde ortaya çıkabilir, yani. Bir gazda iyonların oluşumu sırasında.

iyonlaşma süreci gazlar dış etkilerin (dış iyonlaştırıcılar) etkisi altında oluşur: güçlü ısıtma, ultraviyole ve X ışınları.

Gaz iyonlaşma süreci iyonlaştırıcıların etkisi altında bir veya daha fazla elektronun atomlardan ayrılması gerçeğinde. Sonuç olarak, nötr bir atom yerine pozitif bir iyon ve bir elektron ortaya çıkar. Oluşan elektronların bir kısmı daha sonra diğer nötr atomlar tarafından yakalanabilir ve daha sonra negatif yüklü iyonlar ortaya çıkar. Bir elektronun bir atomdan ayrılması, belirli bir enerjinin harcanmasını gerektirir - atom çekirdeği tarafından elektronun çekim kuvvetine karşı yapılan çalışma ile ölçülen iyonlaşma enerjisi Wi: Wi = eUi, burada e elektron yüküdür , Ui, belirli bir madde için iyonlaşma potansiyelidir.

İyonlaşma enerjisi, gazın kimyasal yapısına ve atomdaki elektronun enerji durumuna bağlıdır.

İyonlaştırıcının hareketi sırasında ortaya çıkan elektronlar ve pozitif iyonlar, uzun süre ayrı ayrı var olamazlar ve çarpışmalarda yine nötr atomlar veya moleküller oluştururlar.. Bu fenomen denir rekombinasyon(iyonlaşmanın tersi). Bu nedenle iyonlaştırıcının sonlandırılmasından sonra gazdaki elektrik akımı kaybolur.

İyonizasyon sırasında bir atomdan bir elektronu ayırmak için enerjiye ihtiyaç duyulursa, rekombinasyon sırasında bu enerji çoğunlukla ışık radyasyonu şeklinde salınır.. Yeterli bir rekombinasyon yoğunluğunda, gazlardaki elektrik akımına belirgin bir parıltı eşlik eder.

İyonlaştırıcının sürekli hareketi ve gazda bir elektrik alanının olmaması ile moleküllerin iyonlaşması ve iyonların rekombinasyonu arasında hareketli bir denge kurulur., belirli bir iyon konsantrasyonu ile karakterize edilir.

Gazların elektriksel iletkenlik mekanizması.

İyonize bir gaz bir elektrik alanına yerleştirildiğinde, elektrik kuvvetleri serbest yükler üzerinde hareket eder ve gerilim çizgilerine paralel olarak sürüklenirler: elektronlar ve negatif iyonlar - anoda, pozitif iyonlar - katoda. Elektrotlarda iyonlar elektron vererek veya alarak nötr atomlara dönüşürler ve böylece devreyi tamamlarlar. Gazda bir elektrik akımı üretilir. Gazlardaki elektrik akımına gaz deşarjı denir. Böylece, gazların iletkenliği bir iyon elektroniğine sahiptir karakter.

gaz deşarjı iki tiptir:

1. Bağımsız gaz deşarjı.

2. bağımlı gaz deşarjı.

bağımlı herhangi bir dış faktörün etkisi altında oluşturulmuşsa.

Gaz deşarjı (gaz iletkenliği) denir bağımsız, elektrotlar (anot ve katot) arasında bulunan elektrik alanının etkisi altında bir gazda oluşturulmuşsa.

Kendi kendine yetmeyen gaz deşarjı

Eğer gazın elektriksel iletkenliği harici iyonlaştırıcılar tarafından oluşturulur, o zaman içinde ortaya çıkan elektrik akımına kendi kendine devam etmeyen bir gaz deşarjı denir. Harici iyonlaştırıcıların etkisinin sona ermesiyle, kendi kendine devam etmeyen deşarj durur. Kendi kendine yetmeyen gaz deşarjına gaz parlaması eşlik etmez.

Şek. bir gazda kendi kendine devam etmeyen bir deşarj için akım gücünün voltaja bağımlılığının bir grafiğini gösterir. Grafiği çizmek için cama lehimlenmiş iki metal elektrotlu bir cam tüp kullanıldı. Zincir resimde gösterildiği gibi monte edilir.

1. Potansiyel farkı uygulandığında tüpte bir elektrik akımı oluşur.

2. Küçük bir potansiyel farkla, oluşan iyonların tümü elektrotlara ulaşmaz.

3. Tüpün elektrotları arasındaki potansiyel fark (gerilim) arttıkça, elektrotlara ulaşan yüklü parçacıkların oranı artar. Bu da devredeki akımı artırır.

4. Belirli bir voltajda, iyonlaştırıcının gaz içinde bir saniyede oluşturduğu tüm yüklü parçacıkların aynı anda elektrotlara ulaştığı bir nokta vardır. Bu durumda, akımda daha fazla artış olmaz. Bu maksimum akım denir doyma akımı .

5. İyonlaştırıcının hareketi durursa, devredeki akım da duracaktır, yani. başka iyon kaynağı olmadığından gaz deşarjı. Harici iyonlaştırıcıyı çıkarırsanız, yeni iyonlar oluşmaz ve mevcut olanlar elektrota ulaşır veya yeniden birleşir.

Bağımsız gaz tahliyesi

Harici bir iyonlaştırıcının etkisinin sona ermesinden sonra devam eden bir gazdaki elektrik boşalmasına denir. bağımsız gaz deşarjı. Uygulanması için, deşarjın kendisinin bir sonucu olarak, gazda sürekli olarak serbest yüklerin oluşması gerekir. Oluşumlarının ana kaynağı, gaz moleküllerinin darbe iyonlaşmasıdır..

Doygunluğa ulaştıktan sonra elektrotlar arasındaki potansiyel farkı artırmaya devam edersek, yeterince yüksek bir voltajdaki akım gücü keskin bir şekilde artacaktır (bkz. Şekil ve Grafik 2).

Sonuç olarak, gazda ek bir iyon oluşumu kaynağı ortaya çıkar. Akım gücü yüzlerce ve binlerce kat artabilir ve deşarj işlemi sırasında ortaya çıkan yüklü parçacıkların sayısı o kadar artabilir ki, deşarjı sürdürmek için artık harici bir iyonlaştırıcıya gerek kalmaz. Bu nedenle, iyonlaştırıcı artık çıkarılabilir.

Baskın rol, katot ve anot arasındaki potansiyel farkı oynamaya başlar. Elektrotlar arasındaki potansiyel fark ne kadar büyük olursa, elektrik alan şiddeti de o kadar büyük olur. Bir elektronun bir sonraki çarpışmadan önceki kinetik enerjisi, alan şiddeti ve elektronun ortalama serbest yolu ile orantılıdır: meV2/2=eEl. Bir elektronun kinetik enerjisi, nötr bir atomu (veya molekülü) iyonize etmek için yapılması gereken Ai işini aşarsa, yani meV2/2>Ai, daha sonra bir elektron bir atomla (veya molekülle) çarpıştığında iyonlaşır ( darbe iyonlaşması). Sonuç olarak, bir elektron yerine iki elektron belirir (atoma saldırır ve atomdan koparılır). İyonlaşma sonucu moleküllerden ayrılan elektronlar da alanın etkisi altında iyonlaşma için yeterli enerjiyi elde edebilirler. Sonuç olarak, iyonların konsantrasyonu ve bununla birlikte gazın elektriksel iletkenliği büyük ölçüde artar. Harici iyonlaştırıcıyı çıkarırsanız deşarj durmaz. Böyle bir deşarj, onu korumak için harici bir iyonlaştırıcıya ihtiyaç duymadığından, buna bağımsız gaz deşarjı denir.

Ancak sadece iyonlaşmanın varlığı elektronik şok henüz kendi kendine deşarja yol açmaz. Kendi kendine devam eden bir deşarjın varlığı için, gazda anoda gidenler yerine yeni elektronlar üreten başka süreçlerin gerçekleşmesi gerekir.. Bu tür süreçler olabilir katottan ikincil elektron emisyonu(katotta hızlanan elektronları dışarı atarak Elektrik alanı pozitif iyonlar), katot yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında elektronlar yayabilir. Bu süreç denir Termiyonik emisyon ve benzeri.

Kendi kendine deşarj türleri:

1. kıvılcım deşarjı

Kıvılcım boşalmasına örnek olarak, saç taranırken bir kondansatör boşaldığında oluşan kıvılcımlar verilebilir.

kıvılcım deşarjı, doğada sıklıkla görülen şimşektir. Yıldırım iki yüklü bulut arasında veya bir bulut ile dünya arasında bir boşalmadır. Bulutlardaki yük taşıyıcıları yüklü su damlacıkları veya kar taneleridir.

Kıvılcım deşarjına, serbest bırakma eşlik eder Büyük bir sayı sıcaklık, parlak gaz parlaması, çatırtı veya gök gürültüsü.

1. ark deşarjı.

ark deşarjı adresinde gözlemlenebilir aşağıdaki koşullar: Kıvılcım deşarjının ateşlenmesinden sonra devrenin direnci kademeli olarak azalırsa, kıvılcımdaki akım artacaktır. Devrenin direnci yeterince küçük olduğunda, olacaktır yeni form ark adı verilen gaz deşarjı. Bu durumda, akım gücü keskin bir şekilde artar, onlarca ve yüzlerce ampere ulaşır ve deşarj aralığındaki voltaj birkaç on volta düşer. Bu, deşarjda yeni süreçlerin ortaya çıktığını ve gaza çok yüksek bir elektrik iletkenliği verdiğini gösterir.

Elektrik arkı güçlü bir ışık kaynağıdır ve projeksiyon, spot ışığı ve diğer aydınlatma tesisatlarında yaygın olarak kullanılır. Yüksek sıcaklık nedeniyle ark, metallerin kaynaklanması ve kesilmesi için yaygın olarak kullanılır. Arkın yüksek sıcaklığı, modern elektrometalurjide önemli bir rol oynayan elektrik ark ocaklarının yapımında da kullanılır.

1. kızdırma deşarjı

kızdırma deşarjı gözlenen azaltılmış basınçlar gaz (yaklaşık 0,1 mm Hg). Bir cam tüpe lehimlenen elektrotlara birkaç yüz voltluk sabit bir voltaj uygulanırsa ve ardından hava kademeli olarak tüpten dışarı pompalanırsa, aşağıdaki olay gözlenir: gaz basıncı düştüğünde, bir noktada bir boşalma meydana gelir. anot ve katot tüplerini birbirine bağlayan ışıklı bir kabloya benzeyen tüp (Şekil 1). Basıncın daha da düşmesiyle bu filaman genişler ve tüpün tüm enine kesitini doldurur ve katodun yakınındaki ışıma zayıflar. Katodun yakınında, katot tarafında keskin bir sınırı olan ve anot tarafında yavaş yavaş kaybolan iyon parlayan katman 2'ye (parıldama parlaması) bitişik olan ilk karanlık alan 1 oluşur. İçin için yanan parıltının arkasında, yine faraday veya ikinci karanlık boşluk adı verilen karanlık bir boşluk 3 vardır. Arkasında anoda uzanan bir ışıklı bölge (4) veya bir pozitif sütun bulunur.

Kızdırma deşarjında ​​özellikle önemli olan, parçalarından sadece ikisidir - deşarjı koruyan ana işlemlerin meydana geldiği katot karanlık alan 1 ve parlak parıltı 2. Gazı iyonize eden elektronlar, katottan foto emisyon ve tüpün katodu ile pozitif iyonların çarpışmasıyla üretilir.

Şu anda, kızdırma deşarj tüpleri, bir ışık kaynağı - gaz deşarj lambaları olarak pratik uygulama bulmaktadır..

1. korona deşarjı

korona deşarjı keskin bir şekilde homojen olmayan bir elektrik alanında nispeten yüksek gaz basınçlarında (örneğin, atmosferik basınçta) gözlemlendi. Alanın önemli ölçüde homojen olmamasını sağlamak için, elektrotların keskin bir şekilde farklı yüzeylere sahip olması gerekir, örn. bir elektrot - çok geniş bir yüzey ve diğeri - çok küçük. Bu nedenle, örneğin, yarıçapı telin yarıçapından çok daha büyük olan metal bir silindirin içine ince bir tel yerleştirilerek kolayca bir korona deşarjı elde edilebilir.

Korona deşarjı, endüstriyel gazları katı ve sıvı safsızlıklardan arındırmak için tasarlanmış elektrostatik çökelticilerin yapımında mühendislikte kullanılır.

İnce canlı tellerde korona deşarjı oluşabilir. İletkenlerin uçlarında bir korona deşarjının meydana gelmesi, binaları ve iletim hatlarını yıldırım çarpmalarından koruyan bir paratonerin hareketini açıklar.

Floresan lambaların ışık yayılımında, sokak aydınlatmasında gaz deşarjlı lambalar kullanılır; bir film projeksiyon aparatında bir elektrik arkı kullanılır; cıva-kuvars lambası kliniklerde ve hastanelerde uygulama bulmuştur.

1. Plazma.

Plazma pozitif ve negatif yüklerin yoğunluklarının hemen hemen aynı olduğu kısmen veya tamamen iyonize bir gazdır. Bu nedenle, plazma bir bütün olarak elektriksel olarak nötr bir sistemdir.

Plazmanın kantitatif özelliği iyonlaşma derecesidir.. iyonlaşma derecesi plazma, yüklü parçacıkların hacim konsantrasyonunun, parçacıkların toplam hacim konsantrasyonuna oranı olarak adlandırılır. İyonizasyon derecesine bağlı olarak, plazma zayıf iyonize alt bölümlere ayrılır.(yüzde bir kesirdir), kısmen iyonize(yüzde birkaç mertebesinde) ve tamamen iyonize(%100'e yakın). Zayıf iyonize plazma doğal şartlar atmosferin üst katmanlarıdır - iyonosfer. Güneş, sıcak yıldızlar ve bazı yıldızlararası bulutlar, yüksek sıcaklıklarda oluşan tamamen iyonize plazmadır.

Plazma, tek bir sıcaklık değeri ile karakterize edilemez T; ayırt etmek elektronik sıcaklık Onlar, iyon sıcaklığı Ti (veya plazmada birkaç çeşit iyon varsa iyon sıcaklıkları) ve nötr atomların sıcaklığı T (nötr bileşen). Böyle bir plazma denir izotermal olmayan, Farklı izotermal plazma burada tüm bileşenlerin sıcaklıkları aynıdır.

Plazma ayrıca yüksek sıcaklığa bölünür(Ti 106-108 K ve üzeri) ve düşük sıcaklık(Ti<=105 К).

İyonizasyon derecesi arttıkça plazma iletkenliği artar. Yüksek bir sıcaklıkta, iletkenliği bakımından tamamen iyonize bir plazma, süper iletkenlere (belirli bir kritik sıcaklığın altına soğutulduğunda, Ts elektrik direnç sıfıra düşer).

Düşük sıcaklık plazma gaz deşarjlı ışık kaynaklarında - reklam yazılarının ışıklı tüplerinde, flüoresan lambalarda kullanılır. Birçok cihazda, örneğin gaz lazerlerinde - kuantum ışık kaynaklarında bir gaz deşarj lambası kullanılır.

yüksek sıcaklık plazma manyetohidrodinamik jeneratörlerde kullanılır.

Yakın zamanda yeni bir cihaz olan plazma meşalesi yaratıldı. Plazmatron, teknolojinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılan güçlü yoğun düşük sıcaklıklı plazma jetleri oluşturur: metallerin kesilmesi ve kaynaklanması, sert kayalarda kuyu açılması vb.