рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Электротехника
/
НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД

НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД - раздел Электротехника, СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ Газы При Не Слишком Высоких Температурах И При Давлениях, Бл...

Газы при не слишком высоких температурах и при давлениях, близких к атмосферному, являются хорошими изоляторами. Если поместить в сухой атмосферный воздух, заряженный электрометр, то его заряд долго остается неизменным. Это объясняется тем, что газы при обычных условиях состоят из нейтральных атомов и молекул и не содержат свободных зарядов (электронов и ионов). Газ становится проводником электричества только, когда некоторая часть его молекул ионизуется. Для ионизации газ надо подвергнуть воздействию какого-либо ионизатора: например, электрический разряд, рентгеновское излучение, радиации или УФ-излучение, пламя свечи и т.д. (в последнем случае электропроводность газа вызвана нагреванием).

При ионизации газов происходит вырывание из внешней электронной оболочки атома или молекулы одного или нескольких электронов, что приводит к образованию свободных электронов и положительных ионов. Электроны могут присоединяться к нейтральным молекулам и атомам, превращая их в отрицательные ионы. Следовательно, в ионизованном газе имеются положительно и отрицательно заряженные ионы и свободные электроны. Электрический ток в газах называется газовым разрядом. Т.о., ток в газах создается ионами обоих знаков и электронами. Газовый разряд при таком механизме будет сопровождаться переносом вещества, т.е. ионизированные газы относятся к проводникам второго рода.

Для того чтобы оторвать от молекулы или атома один электрон, необходимо совершить определенную работу А_и, т.е . затратить определенную энергию. Эту энергию называют энергией ионизации, значения которой для атомов различных веществ лежат в пределах 4÷25 эВ. Количественно процесс ионизации принято характеризовать величиной, которая называется потенциал ионизации:

. (26)

Одновременно с процессом ионизации в газе всегда идет и обратный процесс – процесс рекомбинации: положительные и отрицательные ионы или положительные ионы и электроны, встречаясь, воссоединяются между собой с образованием нейтральных атомов и молекул. Чем больше ионов возникает под действием ионизатора, тем интенсивнее идет и процесс рекомбинации.

Строго говоря, электропроводность газа никогда не равна нулю, так как в нем всегда имеются свободные заряды, образующиеся в результате действия излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли, а также космического излучения. Интенсивность ионизации под действием указанных факторов невелика. Эта незначительная электропроводность воздуха является причиной утечки зарядов наэлектризованных тел даже при хорошей их изоляции.

Характер газового разряда определяется составом газа, его температурой и давлением, размерами, конфигурацией и материалом электродов, а так же приложенным напряжением и плотностью тока.

Рассмотрим цепь, содержащую газовый промежуток (рис.), подвергающийся непрерывному, постоянному по интенсивности воздействию ионизатора. В результате действия ионизатора газ приобретает некоторую электропроводность и в цепи потечет ток. На рис приведены вольт-амперные характеристики (зависимость тока от приложенного напряжения) для двух ионизаторов. Производительность (число пар ионов произведенных ионизатором в газовом промежутке за 1 секунду) второго ионизатора больше чем первого. Будем считать, что производительность ионизатора величина постоянная и равная n₀ . При не очень низком давлении практически все отщепившиеся электроны захватываются нейтральными молекулами, образуя отрицательно заряженные ионы. С учетом рекомбинации, примем, что концентрации ионов обоих знаков одинаковы и равны n. Средние скорости дрейфа ионов разных знаков в электрическом поле разные: , . b_-и b₊– подвижности ионов газа. Теперь для области I, c учетом (5), можно записать:

(27)

Как видно, в области I с увеличением напряжения ток возрастает, так как растет скорость дрейфа. Число пар рекомбинирующих ионов с ростом их скорости, при этом будет уменьшаться.

Область II – область тока насыщения – все созданные ионизатором ионы достигают электродов, не успевая рекомбинировать. Плотность тока насыщения

j_н = q n₀d, (28)

где d – ширина газового промежутка (расстояние между электродами). Как видно из (28) ток насыщения является мерой ионизирующего действия ионизатора.

При напряжении больше U_п_p (область III) скорость электронов достигает такой величины, что при столкновении с нейтральными молекулами они способны вызвать ударную ионизацию. В результате образуется дополнительно Аn₀ пар ионов. Величина А называется коэффициентом газового усиления. В области III этот коэффициент не зависит от n₀, но зависит от U. Т.о. заряд, достигающий электродов при постоянном U прямо пропорционален производительности ионизатора – n₀ и напряжению U. По этой причине область III называется областью пропорциональности. U_пр– порог пропорциональности. Коэффициент газового усиления А имеет значения от 1 до 10⁴.

В области IV, области частичной пропорциональности, коэффициент газового усиления начинает зависеть от n_0.Эта зависимость растет с ростом U. Ток резко увеличивается.

В диапазоне напряжений 0 ÷ U_г, ток в газе существует только при действующем ионизаторе. Если действие ионизатора прекратить, то прекращается и разряд. Разряды, существующие только под действием внешних ионизаторов, называются несамостоятельными.

Напряжение U_г – порог области , области Гейгера, которая соответствует состоянию, когда процесс в газовом промежутке не исчезает и после выключения ионизатора, т.е. разряд приобретает характер самостоятельного разряда. Первичные ионы только дают толчок для возникновения газового разряда. В этой области способность ионизировать приобретаю уже и массивные ионы обоих знаков. Величина тока не зависит от n₀.

В области VI напряжение настолько велико, что разряд, однажды возникнув, больше не прекращается – область непрерывного разряда.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И К А...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Согласно представлениям современной физики воздействие одного заряда на другой передается через электростатическое поле – особую бесконечно простирающуюся материальную среду

РАБОТА СИЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ПОТЕНЦИАЛ
Электрическое поле, подобно гравитационному, является потенциальным. Т.е. работа, выполняемая электростатическими силами, не зависит от того, по какому маршруту заряд q перемещен в

НАПРЯЖЁННОСТЬ КАК ГРАДИЕНТ ПОТЕНЦИАЛА
Найдем взаимосвязь между напряженностью Е электростатического поля, являющейся его силовой характеристикой, и потенциалом φ – энергетической характеристикой поля. Работа по перемещени

Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Й Д И П О Л Ь
Электрический диполь – система двух равных по величине разноименных точечных зарядов +q и -q, расстояние

Э Н Е Р Г И Я Э Л Е К Т Р О С Т А Т И Ч С К О Г О П О Л Я
Определим объёмную плотность энергии электрического поля. Для этого рассмотрим процесс зарядки плоского конденсатора, как работу по разделению зарядов между обкладками. Перенесём за

ДИЭЛЕКТРИКИ. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ
В зависимости от концентрации свободных зарядов тела делятся на проводники (n0~1028 ÷ 1029 м-3), полупроводники (n0~10

П О С Т О Я Н Н Ы Й Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Й Т О К
Электрическим током называется любое упорядоченное дви-жение заряженных частиц. Ток в проводнике под воздействием электрического поля называется током провод

За направление тока условились принимать направление движения положительных зарядов.
Величина, равная силе тока протекающего через единицу площади поперечного сечения, называется плотностью тока:

ЗАКОН ОМА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ФОРМЕ
Немецкий физик Г. Ом (1787 – 1854) экспериментально установил, что сила тока на участке, не содержащем ЭДС прямо пропорциональна напряжению:

Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Й Т О К В М Е Т А Л Л А Х
Ток в металлах представляет собой движение не связанных с и

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ И РАСПЛАВАХ
Если в электролит или расплав ввести две твердотельных пластинки (электроды) и подать на них напряжение, то возникает электрический ток, который создаётся направленным движением ион

Разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным.
Рассмотрим условия возникновения самостоятельного разряда. При больших напряжениях (области V–VI), возникающие под действием внешнего ионизатора электроны сильно ускоренные электрическим полем,

П Л А З М А И Е Ё С В О Й С Т В А
Плазмой называется сильно ионизованный газ, в котором концентрации положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. Различают высокотемпературную