Газдардағы электр тоғы туралы реферат

Өзіндік және несамостоятельная өткізгіштігі газдар. Табиғи жағдайдағы газдар жүргізбейді, электр тогы, т. е. болып табылады диэлектриками. Бұл оңай көз жеткізуге көмегімен қарапайым ток, егер тізбек үзіліп әуе аралығымен.

Оқшаулағыш газдардың қасиеттері түсіндіріледі, өйткені атомдар мен молекулалар газдардың табиғи жай-күйі болып табылады бейтарап толтырылмаған, бөлшектер. Осыдан-ақ анық, бұл газ жүргізетін, сол немесе өзге тәсілмен қажет жасауға немесе оған еркін заряд тасушылар – зарядталған бөлшектерге әсері. Бұл ретте екі жағдайды: не бұл зарядталған бөлшектер құрылады әрекетімен қандай да бір сыртқы фактордың немесе алғашқы газ сырттан несамостоятельная өткізгіштігі, не олар құрылады газбен әрекетімен өзінің электр өрісінің бар электродтар арасындағы – өзіндік өткізгіштігі.

Келтірілген суретте гальванометр тізбегіндегі көрсетеді токтың болмауы қарамастан қоса беріліп отырған кернеу. Бұл жоқтығын көрсетеді өткізгіштігі, газдардың қалыпты жағдайда.

Нагреем енді газ аралықта 1-2 дейін өте жоғары температура енгізе отырып, оған зажженную шілтерге. Гальванометр көрсеткен токтың пайда болуы, демек, жоғары температурада үлесі бейтарап молекулалардың газ ыдырайды оң және теріс иондар. Мұндай құбылыс деп аталады ионизацией газ.

Егер жіберуге газ аралығы ағысын ауаның кішкентай ауа үрлегіштер мен жол ағынының тыс аралығын, орналастыру ионизующее жалын, онда гальванометр көрсетеді біршама ток.

Бұл иондар жойылып емес, тез, жылжиды газбен бірге. Алайда, ұлғайған кезде арасындағы қашықтық жалынмен және аралығы 1-2 ток бірте-бірте әлсірей, содан кейін жоғалады. Бұл ретте разноименно зарядталған иондары жақындасуға ұмтылады күшінің ықпалымен электрлік тартылыс және кездесу кезінде жаңадан воссоединяются » бейтарап молекула бар. Мұндай процесс деп аталады рекомбинации иондар.

Қыздыру газ жоғары температураға дейін емес болып табылады жалғыз тәсілімен иондану молекулалар немесе атомдар газ. Бейтарап атомдар немесе молекулалар газ ионизироваться, сондай-ақ әсерінен басқа да факторлар.

Ионды өткізгіштігі бар қуаныштымын ерекшеліктері. Сондықтан жиі оң және теріс иондар болып табылады емес, бірен-саран ионизированные молекулалар, топтар молекулалардың прилипших — теріс немесе оң электрону. Осының арқасында, дегенмен заряд әрбір ион тең, бір немесе екі, сирек үлкен саны элементар заряд, масса, олардың айтарлықтай ерекшелене алады масс жекелеген атомдар мен молекулалардың. Бұл газ иондары айтарлықтай ерекшеленеді иондардың электролит білдіретін әрқашан белгілі бір тобының атомдар. Бұл айырмашылықтар кезінде иондық өткізгіштігінің газдар жоқ орын Фарадей заңдары, соншалықты тән өткізгіштігінің электролиттер.

Екінші, сондай-ақ өте маңызды, айырмашылығы иондық өткізгіштігінің газдарды иондық өткізгіштігінің электролиттердің мынада газдар үшін сақталмайды Ом заңы: вольтамперлік сипаттамасы бар неғұрлым күрделі сипатта болады. Вольтамперлік сипаттамасы өткізгіштер (соның ішінде электролиттер) түрі бар көлбеу сызық (пропорциональді I және U), газдар үшін ол әр түрлі нысаны.

Атап айтқанда, жағдайда, несамостоятельной өткізгіштігінің, шағын мәндері U кестесі бар түрі тікелей, т. е. Ом заңы шамамен күшін сақтайды; өсуімен U қисығы загибается кейбір кернеу мен ауысады көлденең тікелей.

Бұл бастап біраз кернеу, ток сақтап қалады тұрақты мәні ұлғаюына қарамастан, кернеу. Бұл тұрақты емес, тәуелді кернеудің мәні ток деп ток қанығу.

Қиын емес мағынасын түсінуге алынған нәтижелер. Алдымен өсуімен кернеу артады иондардың саны арқылы өтетін қимасы-разрядты, яғни артады ток I, өйткені иондары күшті өрісте қозғалатын үлкен жылдамдықпен. Алайда, қалай тез емес двигались иондары, олардың саны, өтетін арқылы бұл қимасы уақыт бірлігі емес, артық болуы мүмкін жалпы саны иондар, құрылатын разрядта разрядындағы бірлігіндегі уақыт сыртқы иондаушы фактор.

Тәжірибелер көрсеткендей, алайда, бұл егер жеткеннен кейін ток қанығу газбен жалғастыру айтарлықтай арттыруға кернеу, онда барысы вольтамперлік сипаттамалары кенеттен бұзылады. Кезде жеткілікті үлкен кернеу ток күрт өседі.

Дифференциалды ток көрсеткендей, иондардың саны бірден күрт өсті. Бұл себебі болып табылады, өзін-өзі электр өрісі: ол деп кейбір иондарына өте үлкен жылдамдығы, т. е. осындай үлкен қуат кезінде соударении мұндай иондар бейтарап молекулалар соңғы бөлінеді иондары. Жалпы саны иондар анықталады енді иондаушы фактор, ал әрекетімен өзіне өріс, ол өзін-өзі ұстап тұруға қажетті ионизацию: өткізгіштігі бірі несамостоятельной айналып, өзіндік. Сипатталған құбылыс кенеттен пайда болған өзіндік өткізгіштігі бар сипаты тесіп газ аралығын, — жалғыз емес, дегенмен, өте маңызды нысаны пайда болуының өзіндік өткізгіштігі.

Ұшқындық разряд. Кезде жеткілікті үлкен өрісінің (шамамен 3 МВ/м) электродтар арасындағы электр ұшқыны пайда болады, бар түрі айқын светящегося извилистого арна, соединяющего екі электрод. Газ жақын ұшқын жоғары температураға дейін қызады және кенеттен кеңеюде, сондықтан туындайтын дыбыстық толқындар, және біз естиміз тән таудан мұздың сынуы.

Залалды нысаны газ разрядты деп аталады ұшқынды разряд немесе ұшқын тесіп газ. Кезде ұшқынды разрядты газ кенеттен өз күшін жоюда диэлектрлік қасиеттері болады, жақсы жолсерік. Өріс кернеулігі кезінде басталатын ұшқынды сынамамен газ, түрлі мәні бар түрлі газдар мен күйіне байланысты (қысым, температура). Көп электродтар арасындағы қашықтық көбірек кернеу, олардың арасында қажет туындаған ұшқынды тесіп газ. Бұл кернеу деп аталады тесіп кернеуі.

Білмей байланысты тесіп өту кернеуі арақашықтық электродтар арасындағы қандай да болмасын белгілі бір нысанын, өлшеуге болады белгісіз кернеу бойынша ең жоғары ұзындығы ұшқын. Бұл негізделген құрылғы ұшқынды вольтметрдің үшін өрескел үлкен кернеу.

Ол тұрады екі металл шар бекітілген бағаналарда 1 және 2, 2-ші таған шармен жетуі мүмкін немесе жойылуы бірінші көмегімен бұранда. Шарлар присоединяют көзіне ток, кернеу талап етілетін өлшеу және жақындастырады, олардың пайда болғанға дейін ұшқын. Измеряя арақашықтық көмегімен шкалалар термос, беруге болады өрескел бағалауды кернеу бойынша ұзындығы ұшқын (мысал: диаметрі шара 5 см қашықтықта 0,5 см тесіп өту кернеуі сияқты 17,5 кВ, ал қашықтығы 5 см – 100 кВ).

Пайда болуы тесіп түсіндіріледі төмендегідей: газға әрқашан бар біраз саны иондар мен электрондар пайда болатын кездейсоқ себептер. Бірақ олардың саны соншалықты аз, не газ жоқ жүргізеді, электр. Кезде жеткілікті үлкен өрісінің кинетикалық энергиясы, жинақталған ионом арасындағы аралықта екі соударениями мүмкін сделаться үшін жеткілікті ионизировать бейтарап молекула бар кезде соударении. Нәтижесінде құрылады жаңа теріс электрон мен оң заряженный қалдығы – ион.

Еркін электрон 1 соударении бейтарап молекула расщепляет оның электрон 2 және еркін оң ион. Электрондар 1 және 2-болашақта соударении отырып, бейтарап молекулалар қайтадан расщепляет олардың элементтері 3 және 4 және еркін оң иондар және т. б.

Мұндай процесс иондану деп атайды екпінді ионизацией, ту, оны жұмсау қажет отрывание электрона жылғы атом – жұмыспен иондану. Жұмыс иондану байланысты құрылыстар атомы, сондықтан әр түрлі әр түрлі газдар.

Әсерінен түзілетін екпінді иондану электрондары мен иондары арттырады саны зарядтарды газға, әрі өз кезегінде олар келіп қозғалысы әсерінен электр өрісі мен асыра алады алдыңғы ионизацию жаңа атомдар. Осылайша, процесін күшейтеді, өзін-өзі, және ионизация газға тез жетеді, өте үлкен шамалар. Құбылыс ұқсас қар қар көшкінінен, сондықтан бұл процесс деп аталды иондық лавиной.

Білім иондық лавины и процесі ұшқынды тесіп, ал ең аз кернеу кезде туындайды иондық қар көшкіні, бар тесіп өту кернеуі.

Осылайша, кезінде искровом сынамасы себебі-жайлардағы газ болып табылады қираған атомдар мен молекулалардың кезінде соударениях шектеулі иондармен (соққылық ионизация).

Найзағай. Әдемі және қауіпсіз емес табиғат құбылысы – найзағай – білдіреді ұшқынды разряд өтті.

Қазірдің өзінде ортасында 18-ші ғасырдың назар аударды сыртқы ұқсастығы найзағайдың электр искрой. Высказалось болжам, бұл грозовые облака көтереді үлкен электрлік зарядтар және найзағай бар алматыда искра, ештеңемен басқа, мөлшерін, ерекшеленетін ұшқын шарлардың арасындағы электр машиналар. Ол нұсқаған болатын, мысалы, орыс физик және химик Михаил Васильевич Ломоносов (1711-65), сонымен қатар басқа да ғылыми мәселелерімен занимавшийся атмосфералық электр.

Бұл дәлелденген тәжірибесі 1752-53 ж. ж. Ломоносовым және американдық ғалымдар Бенджамином Франклином (1706-90), работавшими бір мезгілде және бір-бірінен тәуелсіз.

Ломоносов салып «громовую машинаға» — конденсатор, қаражаттары оның зертханалар мен заряжавшийся атмосфералық электр қуатымен арқылы сым, соңында, оның шығарылып, үй-жайдан және көтерілді жоғары шесте. Найзағай келген конденсатордың болады қолмен түсіріп, ұшқын.

Франклин найзағай пустил » бечевке жылан, ол жабдықталған, темір қалпын береді; соңында жіңішке жіптер болды байлаулы есіктің кілті. Қашан арқанша намокла және сделалась өткізгіші электрлік ток, Франклин алды үйренген кілтті электр ұшқын, зарядтау лейденские банктер және атқару басқа да тәжірибелер арқылы өндірілетін электр машинасымен (айта кету Керек, мұндай тәжірибе өте қауіпті, өйткені найзағай соққы » змей, және бұл үлкен заряд өтеді денесі арқылы экспериментатордың Жерге. Тарих физика осындай қайғылы жағдайлар. Осылайша қаза тапты 1753 ж. Петербургте Г. В. Рихман жұмыс істеген бірге Ломоносовым).

Сәйкес көптеген зерттеулер жүргізілген үстінен найзағай, ұшқынды заряд сипатталады үлгі сандар: кернеу (U) арасында бұлт пен Жерді 0,1 ГВ (гигавольт);

ток күші (I) найзағай 0,1 МА (мегаампер);

ұзақтығы найзағай (t) 1 мкс (микросекунда);

диаметрі светящегося арна 10-20 см.

Гром пайда болып, кейін найзағай, осындай шығу тегі, таудан мұздың сынуы кезінде проскакивании зертханалық ұшқын. Дәл, ауа ішіндегі арна найзағай қатты қызады, температураны реттеуге және кеңеюде, сондықтан және пайда дыбыстық толқындар. Бұл толқындар отражаясь жылғы бұлттардың, таулар, және т. б. жиі жасайды ұзақ жаңғырығы – громовые раскаты.

Баға жетпес деді жиналғандар разряд. Пайда болуын ионды көшкіні әрқашан әкеледі искре, ал тудыруы мүмкін және разряд басқа үлгідегі баға жетпес деді жиналғандар разряд.

Натянем екі жоғары қондырғыдағы оқшаулағыш металл сымға ab бар диаметрі бірнеше ондық миллиметр, қосамыз және оның теріс мекені генератордың беретін кернеуі бірнеше мың вольтқа. Екінші полюс генератордың отведем Жерге. Қолыңыздан өзіндік конденсатор, астарлары болып табылатын сым және қабырғалары бөлме, олар, әрине, хабарланады Жермен.

Өріс бұл конденсатордағы өте неоднородно, қауырттылығы және оның жақын жұқа сым өте жоғары. Арттыра отырып, бірте-бірте кернеу және бақылай отырып сыммен қараңғыда, бұл, әрине, белгілі болған жағдайда кернеу жанында сым пайда болады әлсіз жану (корона), охватывающее барлық жағынан сымға; ол сүйемелденеді шипящим дыбыспен және жеңіл потрескиванием. Егер арасындағы сыммен және көзі қосылған сезімтал гальванометр, онда пайда болуымен свечения гальванометр көрсетеді елеулі ток жүретін генератордың сымдары — сымға және одан ауамен бөлме қабырғаларға арасындағы сыммен және қабырғалармен көшіріледі иондарымен, білімді бөлмеде арқасында екпінді иондану. Осылайша, жану ауаның пайда болуы және ток көрсетеді күшті ионизацию ауаның әсерінен электр өрісі. Баға жетпес деді жиналғандар разряд пайда болуы мүмкін ғана емес, жақын сым, қайрау және мүлдем жақын орналасқан кез келген электрод жанында пайда болатын өте күшті біртекті емес өріс.

Қолдану коронного разрядты. Электірлі газды тазалау (электрлік фильтрлер). Ыдыс толтырылған түтінмен, кенеттен жасалады мүлдем айқын, егер қажет өткір металл электродтар, америка құрама электр машина, сондай-ақ барлық қатты және сұйық бөлшектер болады осаждаться арналған электродтары. Түсініктеме тәжірибесі мынада: тек сымды зажигается корона, ауа ішіндегі түтікшелер қатты ионизируется. Газ иондары жабысып — частицам шаң мен заряжают. Өйткені ішіндегі түтікшелер қолданылады күшті электр өрісі, зарядталған шаң бөлшектері движутся әсерінен алаңын электродам, онда тұнады.

Санауыштар элементар бөлшектер. Есептегіш элементар бөлшектер Гейгера – Мюллера тұрады шағын металл цилиндр, снабженного окошком, жабық фольгамен және жұқа металл сым тартылған осі бойынша цилиндр және оқшауланған. Есептегіш қосады тізбегі бар ток көзі, кернеуді тең бірнеше мың вольт. Кернеуі таңдайды қажетті пайда болуы үшін коронного разрядты ішіндегі санауыштың.

Түскенде есептегіш жылдам қозғалыстағы электрона соңғы ионизирует молекулалар ішіндегі газдың есептегіш, сондықтан кернеу үшін қажетті оталу тәж, бірнеше төмендейді. «Есептеуіштегі туындайды разряд, ал тізбектің пайда болады әлсіз қысқа мерзімді ток. Табу үшін оның тізбегіне енгізеді өте үлкен кедергісі (бірнеше мегаом) және кейін қосылады онымен қатар сезімтал электрометр. Әрбір теріге жылдам электрона ішке есептеуіштің парағының электрометра болады откланяться.

Мұндай санауыштар тіркеуге мүмкіндік береді ғана емес, жылдам электрондар, бірақ кез-келген зарядталған, жылдам қозғалатын бөлшектер шығаруға қабілетті ионизацию арқылы соударений. Заманауи есептегіштер оңай табу түсуін, оларға тіпті бір-бөлшектер мен мүмкіндік береді, сондықтан толық анық және өте үлкен наглядностью көз табиғатта шын мәнінде бар қарапайым зарядталған бөлшектерге әсері.

Громоотвод. Есептеуінше, атмосферада жер шарының жүреді, бір уақытта 1800-ге жуық найзағай, олар орта есеппен 100-ге жуық молний секундына. Дегенмен ықтималдығы зақымдану найзағай қандай да бір жеке адамның болмашы ғана аз, дегенмен найзағай тарапынан нәтижесінде аз зиян. Көрсету жеткілікті, қазіргі уақытта шамамен жартысы барлық авариялар ірі электр беру желілерінде шақырылады молниями. Сондықтан, қорғау найзағай білдіреді маңызды міндет.

Ломоносов және Франклин ғана емес түсіндірді электр табиғат найзағай, бірақ және жөндеуін қалай құруға болады громоотвод қорғайтын найзағайдың. Громоотвод білдіреді ұзақ сым, жоғарғы ұшы оның заостряется нығаюда жоғары ең жоғары нүктеден қорғалатын ғимарат. Төменгі соңында сымдар қосылу металл парақ, парағы тамызады Жерге деңгейінде топырақ суларының. Найзағай кезінде Жер бетінде пайда болып, үлкен индуцированные зарядтар мен Жер бетіндегі пайда үлкен электр өрісі. Кернеулігі өте үлкен шамамен жіті өткізгіштер, сондықтан соңында тартқыш зажигается баға жетпес деді жиналғандар разряд. Осының салдарынан индуцированные зарядтар жинақталу мүмкін ғимаратында және найзағай болмайды. Сол кезде найзағай барлық туындайды (ал мұндай жағдайлар өте сирек кездеседі), ол ударяет » громоотвод және зарядтар кетеді, Жерге зиян келтірмей ғимараты.

Кейбір жағдайларда, баға жетпес деді жиналғандар разряд тартқыш кейде соншалықты күшті, бұл өткірлігінің туындайды анық көрінетін жану. Мұндай жану кейде пайда болады және жанында басқа заостренных заттарды, мысалы, ұштарында корабльдік діңгектердің, жіті верхушек ағаштар, және т. б. Бұл құбылыс еді өліктің бірнеше ғасырлар бұрын және туғызды суеверный ужас теңіз, понимавших оның шынайы мәні.

Электр доғасы. 1802 жылы орыс физигі в. В. Петров (1761-1834) анықтауы бойынша, егер қосуды полюстеріне үлкен электр батареялар екі кусочка көмір және келтіре отырып көмір » жанасуына, сәл оларды раздвинуть, онда ұштарының арасында көмір құрылады жарқын жалын, өздері ұштары көмір раскалятся добела, испуская тамаша жарық.

Қарапайым аспап алу электр доға екі электрод ретінде олардың жақсы алуға емес, ағаш көмір, ал арнайы дайындалған өзектер, сығымдау жолымен алынған қоспа графит, күйе және байланыстырушы заттар. Ток көзі бола алады жарықтандыру желісі, оған қауіпсіздігі үшін қосылады реостат.

Мәжбүрлеп жанып тұрады дугу тұрақты токта сығылған газ (20 атм), алдық жеткізу температурасы соңына оң электрод дейін 5900°С, т. е. дейін бетінің температурасы күн. Одан да жоғары температурада ие бағана газдар мен булардың бар, жақсы электр өткізгішті, ол арқылы жүріп жатыр электр заряды. Жігерлі бомбардировка осы газдар мен булардың электронами және иондармен, подгоняемыми электр өрісі доғаны жеткізеді температурасы газдардың столбе дейін 6000-7000-нан°С. Мұндай күшті ионизация газ болуы мүмкін тек арқасында, катод доғасын испускает өте көп электрондар, олар өз инсульт ионизирую газ разрядном кеңістікте. Күшті электрондық эмиссия катодты қамтамасыз етіледі, яғни катод доғасын өзі накален дейін өте жоғары температура (2200-ден 3500°С). Кезде, тұтату үшін доғаның көмір келтіріледі жанасуына, онда жерде контакт, обладавшем өте үлкен кедергісі бар, бөлінеді барлық дерлік джоулево тепло арқылы өтетін көмір ток. Сондықтан ұштары көмірдің қатты қыздырылады, және осы үшін жеткілікті, олардың раздвижении олардың арасындағы вспыхнула доға. Одан әрі катод доғасын қолдау тауып, накаленном жай-күйі өзімен ток арқылы өтетін дугу. Басты рөл ойнайды бомбардировка катодты падающими оған оң иондармен.

Вольтамперлік сипаттамасы доғаның сипатқа мүлдем өзгеше сипатта болады. «Дуговом разрядта ұлғайған кезде ток қысқыштарындағы кернеу доғаның азаяды, яғни доға бар падающую вольтамперную сипаттамасы.

Қолдану доғалық разрядты. Жарықтандыру. Салдарынан жоғары температураның электродтар доғаның испускают тамаша жарық (set баған доғаның әлсіз, өйткені жарық қабілетін газ аз, сондықтан электр доға болып табылады үздіктердің бірі жарық көздері. Ол тұтынады барлығы шамамен 3 Вт канделу және болып табылады айтарлықтай үнемді қарағанда, ең жақсы қыздыру шамдары. Электрлік доға алғаш рет қолданылды жарықтандыру үшін 1875 жылы орыс инженер-өнертапқыш П. Н. Яблочкиным (1847-1894) атауын алды «орыс жарық» немесе «солтүстік» жарық. Дәнекерлеу. Электр доғасы қолданылады дәнекерлеу үшін металл бөлшектер. Дәнекерленетін детальдар қызмет етеді оң электродом; қатысты оларды көмірмен, америка құрама теріс мекені ток көзінен алады арасындағы тұрғыдан зерттеледі және көмірмен дугу, плавящую металл. Ртутная доға. Үлкен қызығушылық ртутная доға, толығымен сатылып кеткен » кварцты тұтқасы, деп аталатын кварц шамы. Осы шамда доғалық разряд жүреді емес ауада, ал атмосферада сынап бу, ол үшін шам енгізеді саны аз сынап, ал ауа алғыс хаттармен. Жарық сынап доғаның өте бай ультракүлгін сәулесімен, қоймалар күшті химиялық және физиологиялық әсері бар. Үшін пайдалану бұл сәуле, шам жұмыс істемейді шыныдан, ол қатты жұтып УФО, ал балқытылған кварцтан. Сынап шамдар кеңінен емдеу үшін пайдаланылады түрлі аурулар кезінде, сондай-ақ ғылыми зерттеулер ретінде күшті ультракүлгін сәуле көзі.