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Vorlesung2 1

Strom in Gasen

1. Allgemeine Bestimmungen

Definition: Das Phänomen des Durchgangs von elektrischem Strom in Gasen wird genannt Gasentladung.

Das Verhalten von Gasen hängt stark von seinen Parametern wie Temperatur und Druck ab, und diese Parameter ändern sich recht leicht. Daher ist der Stromfluss in Gasen komplexer als in Metallen oder im Vakuum.

Gase gehorchen nicht dem Ohmschen Gesetz.

2. Ionisation und Rekombination

Ein Gas besteht unter normalen Bedingungen aus praktisch neutralen Molekülen und ist daher ein extrem schlechter Leiter für elektrischen Strom. Unter äußeren Einflüssen kann sich jedoch ein Elektron vom Atom lösen und ein positiv geladenes Ion entsteht. Außerdem kann sich ein Elektron mit einem neutralen Atom verbinden und ein negativ geladenes Ion bilden. Somit ist es möglich, ein ionisiertes Gas zu erhalten, d. h. Plasma.

Äußere Einflüsse sind Erwärmung, Bestrahlung mit energiereichen Photonen, Beschuss durch andere Teilchen und starke Felder, d.h. die gleichen Bedingungen, die für die elementare Emission erforderlich sind.

Ein Elektron in einem Atom befindet sich in einem Potentialtopf, und um daraus zu entkommen, muss dem Atom zusätzliche Energie zugeführt werden, die als Ionisierungsenergie bezeichnet wird.

Substanz	Ionisationsenergie, eV
Wasserstoffatom	13,59
Wasserstoffmolekül	15,43
Helium	24,58
Sauerstoffatom	13,614
Sauerstoffmolekül	12,06

Neben dem Ionisationsphänomen wird auch das Rekombinationsphänomen beobachtet, d.h. die Vereinigung eines Elektrons und eines positiven Ions zu einem neutralen Atom. Dieser Vorgang erfolgt unter Freisetzung von Energie gleich der Ionisationsenergie. Diese Energie kann für Strahlung oder Heizung verwendet werden. Eine lokale Erwärmung des Gases führt zu einer lokalen Druckänderung. Was wiederum zum Auftreten von Schallwellen führt. Somit wird die Gasentladung von Licht-, Wärme- und Rauscheffekten begleitet.

3. CVC einer Gasentladung.

In der Anfangsphase ist die Wirkung eines externen Ionisators erforderlich.

Im BAW-Bereich existiert der Strom unter der Wirkung eines externen Ionisators und erreicht schnell die Sättigung, wenn alle ionisierten Teilchen an der Stromerzeugung teilnehmen. Wenn Sie den externen Ionisator entfernen, stoppt der Strom.

Diese Art der Entladung wird als nicht selbsterhaltende Gasentladung bezeichnet. Wenn Sie versuchen, die Spannung im Gas zu erhöhen, tritt eine Elektronenlawine auf, und der Strom steigt bei einer praktisch konstanten Spannung, die als Zündspannung (BC) bezeichnet wird.

Ab diesem Zeitpunkt verselbstständigt sich die Entladung und es wird kein externer Ionisator benötigt. Die Anzahl der Ionen kann so groß werden, dass der Widerstand des Zwischenelektrodenspalts abnimmt und dementsprechend die Spannung (SD) abfällt.

Dann beginnt sich im Zwischenelektrodenspalt der Bereich des Stromdurchgangs zu verengen, und der Widerstand nimmt zu, und folglich steigt die Spannung (DE) an.

Wenn Sie versuchen, die Spannung zu erhöhen, wird das Gas vollständig ionisiert. Widerstand und Spannung sinken auf Null, der Strom steigt um ein Vielfaches. Es stellt sich eine Bogenentladung (EF).

CVC zeigt, dass das Gas dem Ohmschen Gesetz überhaupt nicht gehorcht.

4. Prozesse in Gas

Prozesse, die können zur Bildung von Elektronenlawinen führen auf dem Bild.

Dies sind Elemente der qualitativen Theorie von Townsend.

5. Glimmentladung.

Bei niedrigen Drücken und niedrigen Spannungen kann diese Entladung beobachtet werden.

K - 1 (dunkler Aston-Raum).

1 - 2 (Leuchtkathodenfilm).

2 – 3 (dunkler Crookes-Raum).

3 - 4 (erstes Kathodenglühen).

4 – 5 (dunkler Faraday-Raum)

5 - 6 (positive Anodenspalte).

6 – 7 (anodischer Dunkelraum).

7 - A (Anodenglühen).

Wenn die Anode beweglich gemacht wird, kann die Länge der positiven Säule eingestellt werden, praktisch ohne die Größe des K-5-Bereichs zu verändern.

In dunklen Regionen werden Teilchen beschleunigt und Energie akkumuliert, in hellen Regionen finden Ionisations- und Rekombinationsprozesse statt.

In Gasen gibt es nicht selbsterhaltende und selbsterhaltende elektrische Entladungen.

Das Phänomen des elektrischen Stromflusses durch ein Gas, das nur unter der Bedingung eines äußeren Einflusses auf das Gas beobachtet wird, wird als nicht selbsterhaltende elektrische Entladung bezeichnet. Den Vorgang der Ablösung eines Elektrons von einem Atom nennt man Ionisation des Atoms. Die minimale Energie, die aufgewendet werden muss, um ein Elektron von einem Atom abzulösen, wird als Ionisationsenergie bezeichnet. Ein teilweise oder vollständig ionisiertes Gas, bei dem die Dichten positiver und negativer Ladungen gleich sind, nennt man Plasma.

Die Träger des elektrischen Stroms bei nicht selbsterhaltender Entladung sind positive Ionen und negative Elektronen. Die Strom-Spannungs-Kennlinie ist in Abb. 1 dargestellt. 54. Im Bereich OAB – eine nicht selbsterhaltende Entladung. In der BC-Region verselbstständigt sich die Entladung.

Bei der Selbstentladung ist eine der Methoden zur Ionisation von Atomen die Elektronenstoßionisation. Ionisation durch Elektronenstoß wird möglich, wenn das Elektron bei der mittleren freien Weglänge A eine kinetische Energie W k erhält, die ausreicht, um die Arbeit des Ablösens des Elektrons vom Atom zu verrichten. Arten von unabhängigen Entladungen in Gasen - Funken-, Korona-, Bogen- und Glimmentladungen.

Funkenentladung tritt zwischen zwei Elektroden auf, die unterschiedlich geladen sind und eine große Potentialdifferenz aufweisen. Die Spannung zwischen entgegengesetzt geladenen Körpern erreicht bis zu 40.000 V. Die Funkenentladung ist kurzzeitig, ihr Mechanismus ist elektronischer Schlag. Blitze sind eine Art Funkenentladung.

In stark inhomogenen elektrischen Feldern, die beispielsweise zwischen einer Spitze und einer Ebene oder zwischen einer Hochspannungsleitung und der Erdoberfläche entstehen, tritt eine besondere Form der selbsterhaltenden Entladung in Gasen auf, die sog Koronaentladung.

Lichtbogenentladung wurde 1802 vom russischen Wissenschaftler V. V. Petrov entdeckt. Wenn zwei Elektroden aus Kohle bei einer Spannung von 40-50 V in Kontakt kommen, entstehen an einigen Stellen Bereiche mit kleinem Querschnitt und hohem elektrischem Widerstand. Diese Bereiche werden sehr heiß, geben Elektronen ab, die die Atome und Moleküle zwischen den Elektroden ionisieren. Die Träger des elektrischen Stroms im Lichtbogen sind positiv geladene Ionen und Elektronen.

Eine Entladung, die bei reduziertem Druck auftritt, wird als bezeichnet Glimmentladung. Mit abnehmendem Druck nimmt die mittlere freie Weglänge eines Elektrons zu, und während der Zeit zwischen Stößen hat es Zeit, in einem elektrischen Feld mit geringerer Intensität genügend Energie für die Ionisierung zu gewinnen. Die Entladung erfolgt durch eine Elektron-Ionen-Lawine.

Es entsteht durch die gerichtete Bewegung freier Elektronen und dass dabei keine Veränderungen in der Substanz, aus der der Leiter besteht, auftreten.

Solche Leiter, bei denen der Durchgang eines elektrischen Stroms nicht mit chemischen Veränderungen in ihrer Substanz einhergeht, werden als bezeichnet Dirigenten der ersten Art. Dazu gehören alle Metalle, Kohle und eine Reihe weiterer Stoffe.

Aber auch in der Natur gibt es solche Stromleiter, bei denen beim Stromdurchgang chemische Phänomene auftreten. Diese Dirigenten heißen Dirigenten der zweiten Art. Dazu gehören hauptsächlich verschiedene Lösungen in Wasser von Säuren, Salzen und Laugen.

Wenn Sie Wasser in ein Glasgefäß gießen und ein paar Tropfen Schwefelsäure (oder eine andere Säure oder Lauge) hinzufügen, dann zwei Metallplatten nehmen und Leiter daran befestigen, indem Sie diese Platten in das Gefäß absenken, und einen Strom anschließen Quelle zu den anderen Enden der Leiter über einen Schalter und ein Amperemeter, dann wird Gas aus der Lösung freigesetzt und es wird kontinuierlich fortgesetzt, bis der Stromkreis geschlossen ist. angesäuertes Wasser ist in der Tat ein Leiter. Außerdem beginnen sich die Platten mit Gasblasen zu bedecken. Dann lösen sich diese Blasen von den Platten und kommen heraus.

Wenn ein elektrischer Strom durch die Lösung fließt, treten chemische Veränderungen auf, wodurch Gas freigesetzt wird.

Leiter der zweiten Art werden Elektrolyte genannt, und das Phänomen, das im Elektrolyten auftritt, wenn ein elektrischer Strom durch ihn fließt, ist es.

In den Elektrolyten getauchte Metallplatten werden als Elektroden bezeichnet; Eine davon, die mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden ist, wird Anode genannt, und die andere, die mit dem Minuspol verbunden ist, wird Kathode genannt.

Was verursacht den Durchgang von elektrischem Strom in einem flüssigen Leiter? Es stellt sich heraus, dass sich in solchen Lösungen (Elektrolyten) Säuremoleküle (Laugen, Salze) unter Einwirkung eines Lösungsmittels (in diesem Fall Wasser) in zwei Komponenten zersetzen und Ein Teilchen des Moleküls hat eine positive elektrische Ladung und das andere eine negative.

Die elektrisch geladenen Teilchen eines Moleküls werden Ionen genannt. Wenn eine Säure, ein Salz oder eine Lauge in Wasser gelöst wird, erscheint eine große Anzahl sowohl positiver als auch negativer Ionen in der Lösung.

Nun sollte klar werden, warum ein elektrischer Strom durch die Lösung floss, denn zwischen den an die Stromquelle angeschlossenen Elektroden entstand dieser, d.h. eine davon erwies sich als positiv und die andere als negativ. Unter dem Einfluss dieser Potentialdifferenz begannen sich positive Ionen in Richtung der negativen Elektrode – der Kathode – und negative Ionen – in Richtung der Anode zu bewegen.

So ist aus der chaotischen Ionenbewegung eine geordnete Gegenbewegung negativer Ionen in die eine und positiver Ionen in die andere Richtung geworden. Dieser Ladungstransferprozess stellt den Fluss von elektrischem Strom durch den Elektrolyten dar und findet statt, solange eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden besteht. Mit dem Verschwinden der Potentialdifferenz hört der Strom durch den Elektrolyten auf, die geordnete Bewegung der Ionen wird gestört und die chaotische Bewegung setzt wieder ein.

Betrachten Sie als Beispiel das Phänomen der Elektrolyse, wenn ein elektrischer Strom durch eine Lösung aus Kupfersulfat CuSO4 mit darin abgesenkten Kupferelektroden geleitet wird.

Das Phänomen der Elektrolyse, wenn Strom durch eine Kupfersulfatlösung fließt: C - Gefäß mit Elektrolyt, B - Stromquelle, C - Schalter

Es wird auch eine Gegenbewegung von Ionen zu den Elektroden geben. Das positive Ion ist das Kupferion (Cu) und das negative Ion ist das Säurerestion (SO4). Kupferionen werden beim Kontakt mit der Kathode entladen (binden die fehlenden Elektronen an sich), d.h. sie verwandeln sich in neutrale Moleküle aus reinem Kupfer und werden auf der Kathode in Form der dünnsten (molekularen) Schicht abgeschieden.

Negative Ionen, die die Anode erreicht haben, werden ebenfalls entladen (geben überschüssige Elektronen ab). Gleichzeitig gehen sie jedoch mit dem Kupfer der Anode eine chemische Reaktion ein, wodurch ein Molekül Kupfer Cu an den sauren Rest SO4 gebunden wird und ein Molekül Kupfersulfat CuSO4 entsteht, das zurückgeführt wird zurück zum Elektrolyt.

Da dieser chemische Prozess lange dauert, lagert sich Kupfer an der Kathode ab, das aus dem Elektrolyten freigesetzt wird. In diesem Fall erhält der Elektrolyt anstelle der zur Kathode gewanderten Kupfermoleküle durch die Auflösung der zweiten Elektrode - der Anode - neue Kupfermoleküle.

Der gleiche Vorgang tritt auf, wenn anstelle von Kupferelektroden Zinkelektroden verwendet werden und der Elektrolyt eine Lösung von Zinksulfat ZnSO4 ist. Zink wird auch von der Anode zur Kathode übertragen.

Auf diese Weise, Unterschied zwischen elektrischem Strom in Metallen und flüssigen Leitern liegt darin, dass in Metallen nur freie Elektronen, also negative Ladungen, Ladungsträger sind, während sie in Elektrolyten von entgegengesetzt geladenen Materieteilchen getragen werden - Ionen, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Deshalb sagen sie das Elektrolyte haben Ionenleitfähigkeit.

Das Phänomen der Elektrolyse wurde 1837 von B. S. Jacobi entdeckt, der zahlreiche Experimente zur Untersuchung und Verbesserung chemischer Stromquellen durchführte. Jacobi fand, dass eine der in eine Kupfersulfatlösung gelegten Elektroden, wenn ein elektrischer Strom hindurchfließt, mit Kupfer bedeckt wird.

Dieses Phänomen heißt Galvanik, findet jetzt eine extrem breite praktische Anwendung. Ein Beispiel hierfür ist das Beschichten von Metallgegenständen mit einer dünnen Schicht anderer Metalle, also Vernickeln, Vergolden, Versilbern etc.

Gase (einschließlich Luft) leiten unter normalen Bedingungen keinen Strom. Beispielsweise nackt, parallel zueinander aufgehängt, durch eine Luftschicht voneinander isoliert.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen, einer großen Potentialdifferenz und aus anderen Gründen ionisieren Gase jedoch wie flüssige Leiter, d.h. Partikel von Gasmolekülen treten in großer Zahl in ihnen auf, die als Stromträger zum Durchgang beitragen von elektrischem Strom durch das Gas.

Aber gleichzeitig unterscheidet sich die Ionisation eines Gases von der Ionisation eines flüssigen Leiters. Wenn in einer Flüssigkeit ein Molekül in zwei geladene Teile zerfällt, dann werden in Gasen unter Einwirkung der Ionisation immer Elektronen von jedem Molekül getrennt und ein Ion bleibt in Form eines positiv geladenen Teils des Moleküls zurück.

Man muss nur die Ionisation des Gases stoppen, da es aufhört, leitend zu sein, während die Flüssigkeit immer ein Leiter des elektrischen Stroms bleibt. Folglich ist die Leitfähigkeit eines Gases ein vorübergehendes Phänomen, das von der Einwirkung äußerer Faktoren abhängt.

Es gibt jedoch noch einen anderen namens Bogenentladung oder nur ein Lichtbogen. Das Phänomen eines Lichtbogens wurde Anfang des 19. Jahrhunderts vom ersten russischen Elektroingenieur V. V. Petrov entdeckt.

V. V. Petrov entdeckte bei zahlreichen Experimenten, dass zwischen zwei an eine Stromquelle angeschlossenen Holzkohlen eine kontinuierliche elektrische Entladung durch die Luft auftritt, begleitet von einem hellen Licht. In seinen Schriften schrieb V. V. Petrov, dass in diesem Fall "der dunkle Frieden ziemlich hell erleuchtet werden kann". So wurde zum ersten Mal elektrisches Licht erhalten, das von einem anderen russischen Elektrowissenschaftler, Pavel Nikolaevich Yablochkov, praktisch angewendet wurde.

"Yablochkov's Candle", dessen Arbeit auf der Verwendung eines elektrischen Lichtbogens basiert, machte damals eine echte Revolution in der Elektrotechnik.

Die Bogenentladung wird auch heute noch als Lichtquelle verwendet, beispielsweise in Suchscheinwerfern und Projektoren. Die hohe Temperatur der Bogenentladung ermöglicht den Einsatz für . Gegenwärtig werden Lichtbogenöfen, die mit sehr hoher Stromstärke betrieben werden, in einer Reihe von Industrien eingesetzt: zum Schmelzen von Stahl, Gusseisen, Ferrolegierungen, Bronze usw. Und 1882 verwendete N. N. Benardos erstmals eine Lichtbogenentladung zum Schneiden und Schweißen von Metall.

In Gaslichtröhren, Leuchtstofflampen, Spannungsstabilisatoren, um Elektronen- und Ionenstrahlen zu erhalten, die sog Glühgasentladung.

Eine Funkenentladung wird verwendet, um große Potentialunterschiede mit einer Kugelfunkenstrecke zu messen, deren Elektroden zwei Metallkugeln mit polierter Oberfläche sind. Die Kugeln werden auseinander bewegt und mit einer gemessenen Potentialdifferenz beaufschlagt. Dann werden die Kugeln zusammengebracht, bis ein Funke zwischen ihnen überspringt. Sie kennen den Durchmesser der Kugeln, den Abstand zwischen ihnen, den Druck, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit und finden anhand spezieller Tabellen die Potentialdifferenz zwischen den Kugeln. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um Potentialunterschiede in der Größenordnung von Zehntausenden Volt bis auf wenige Prozent zu messen.

1. Ionisation, ihr Wesen und ihre Arten.

Die erste Bedingung für die Existenz eines elektrischen Stroms ist das Vorhandensein freier Ladungsträger. In Gasen entstehen sie durch Ionisation. Unter der Wirkung von Ionisationsfaktoren wird ein Elektron von einem neutralen Teilchen getrennt. Das Atom wird zu einem positiven Ion. Es gibt also 2 Arten von Ladungsträgern: ein positives Ion und ein freies Elektron. Wenn sich ein Elektron an ein neutrales Atom anschließt, entsteht ein negatives Ion, d.h. die dritte Art von Ladungsträgern. Ein ionisiertes Gas wird Leiter der dritten Art genannt. Dabei sind zwei Arten von Leitfähigkeit möglich: elektronisch und ionisch. Gleichzeitig mit den Prozessen der Ionisierung findet der umgekehrte Prozess, die Rekombination, statt. Es braucht Energie, um ein Elektron von einem Atom zu trennen. Wenn die Energie von außen zugeführt wird, werden die Faktoren, die zur Ionisation beitragen, als extern bezeichnet (hohe Temperatur, ionisierende Strahlung, ultraviolette Strahlung, starke Magnetfelder). Abhängig von den Ionisationsfaktoren spricht man von thermischer Ionisation, Photoionisation. Ionisation kann auch durch mechanische Erschütterungen verursacht werden. Ionisationsfaktoren werden in natürliche und künstliche Faktoren unterteilt. Die natürliche entsteht durch die Strahlung der Sonne, dem radioaktiven Hintergrund der Erde. Neben der externen Ionisation gibt es eine interne. Es ist in Percussion und Step unterteilt.

Stoßionisation.

Bei ausreichend hoher Spannung werden die durch das Feld auf hohe Geschwindigkeit beschleunigten Elektronen selbst zu einer Ionisationsquelle. Wenn ein solches Elektron auf ein neutrales Atom trifft, wird das Elektron aus dem Atom herausgeschlagen. Dies tritt auf, wenn die Energie des die Ionisation verursachenden Elektrons die Ionisationsenergie des Atoms übersteigt. Die Spannung zwischen den Elektroden muss ausreichen, damit das Elektron die benötigte Energie aufnimmt. Diese Spannung wird als Ionisationsspannung bezeichnet. Jeder hat seine eigene Bedeutung.

Ist die Energie des sich bewegenden Elektrons geringer als nötig, erfolgt beim Aufprall nur die Anregung des neutralen Atoms. Wenn ein sich bewegendes Elektron mit einem vorangeregten Atom kollidiert, kommt es zu einer schrittweisen Ionisation.

2. Nicht selbsterhaltende Gasentladung und ihre Strom-Spannungs-Kennlinie.

Ionisation führt zur Erfüllung der ersten Bedingung für das Vorhandensein von Strom, d.h. zum Erscheinen von kostenlosen Gebühren. Damit der Strom auftritt, ist eine äußere Kraft erforderlich, die die Ladungen in eine Richtung bewegt, d.h. Es wird ein elektrisches Feld benötigt. Ein elektrischer Strom in Gasen wird von einer Reihe von Phänomenen begleitet: Licht, Schall, Ozonbildung, Stickoxide. Eine Reihe von Phänomenen, die den Stromdurchgang durch eine Gas-Gas-Entladung begleiten. Oft wird der Vorgang des Stromdurchgangs als Gasentladung bezeichnet.

Die Entladung wird als nicht selbsterhaltend bezeichnet, wenn sie nur während der Wirkung eines externen Ionisators besteht. In diesem Fall werden nach Beendigung der Wirkung des externen Ionisators keine neuen Ladungsträger gebildet und der Strom stoppt. Bei einer nicht selbsterhaltenden Entladung sind die Ströme klein und es gibt kein Gasglühen.

Unabhängige Gasentladung, ihre Arten und Eigenschaften.

Eine eigenständige Gasentladung ist eine Entladung, die nach Beendigung des externen Ionisators bestehen kann, d.h. durch Stoßionisation. In diesem Fall werden Licht- und Tonphänomene beobachtet, die Stromstärke kann erheblich ansteigen.

Arten der Selbstentladung:

1. stille Entladung - folgt direkt auf die nicht selbsterhaltende, die Stromstärke überschreitet 1 mA nicht, es gibt keine Ton- und Lichterscheinungen. Es wird in der Physiotherapie, Geiger-Müller-Zähler verwendet.

2. Glimmentladung. Mit steigender Spannung verwandelt sich die Ruhe in Schwelbrand. Es tritt bei einer bestimmten Spannung auf - Zündspannung. Es kommt auf die Gasart an. Neon hat 60-80 V. Es kommt auch auf den Gasdruck an. Die Glimmentladung wird von einem Glühen begleitet, sie ist mit einer Rekombination verbunden, die mit der Freisetzung von Energie einhergeht. Die Farbe hängt auch von der Art des Gases ab. Es wird in Anzeigelampen (Neon, UV-Bakterizid, Beleuchtung, Lumineszenz) verwendet.

3. Bogenentladung. Die Stromstärke beträgt 10 - 100 A. Es wird von einem intensiven Glühen begleitet, die Temperatur im Gasentladungsspalt erreicht mehrere tausend Grad. Die Ionisierung erreicht fast 100 %. 100 % ionisiertes Gas – Kaltgasplasma. Sie hat eine gute Leitfähigkeit. Es wird in Quecksilberlampen mit hohem und ultrahohem Druck verwendet.

4. Funkenentladung ist eine Art Lichtbogenentladung. Dies ist eine pulsoszillatorische Entladung. In der Medizin nutzt man die Wirkung hochfrequenter Schwingungen, bei hoher Stromdichte werden intensive Schallphänomene beobachtet.

5. Koronaentladung. Dies ist eine Art Glimmentladung. Sie wird an Stellen beobachtet, an denen sich die elektrische Feldstärke stark ändert. Hier gibt es eine Ladungslawine und ein Gasglühen - eine Korona.

Ein elektrischer Strom ist ein Fluss, der durch die geordnete Bewegung elektrisch geladener Teilchen verursacht wird. Die Bewegung von Ladungen wird als Richtung des elektrischen Stroms angenommen. Elektrischer Strom kann kurz- und langfristig sein.

Das Konzept des elektrischen Stroms

Während einer Blitzentladung kann ein elektrischer Strom auftreten, der als kurzzeitig bezeichnet wird. Und um den Strom lange aufrechtzuerhalten, braucht es ein elektrisches Feld und freie elektrische Ladungsträger.

Ein elektrisches Feld entsteht durch unterschiedlich geladene Körper. Die Stromstärke ist das Verhältnis der in einem Zeitintervall durch den Querschnitt des Leiters übertragenen Ladung zu diesem Zeitintervall. Sie wird in Ampere gemessen.

Reis. 1. Aktuelle Formel

Elektrischer Strom in Gasen

Gasmoleküle leiten unter normalen Bedingungen keinen Strom. Sie sind Isolatoren (Dielektrika). Wenn sich jedoch die Umgebungsbedingungen ändern, können Gase zu elektrischen Leitern werden. Durch Ionisation (beim Erhitzen oder unter Einwirkung radioaktiver Strahlung) entsteht in Gasen ein elektrischer Strom, der oft durch den Begriff „elektrische Entladung“ ersetzt wird.

Selbsterhaltende und nicht selbsterhaltende Gasentladungen

Entladungen in Gas können selbsterhaltend und nicht selbsterhaltend sein. Der Strom beginnt zu existieren, wenn kostenlose Gebühren erscheinen. Nicht selbsterhaltende Entladungen existieren, solange eine äußere Kraft auf sie einwirkt, dh ein äußerer Ionisator. Das heißt, wenn der externe Ionisator nicht mehr funktioniert, stoppt der Strom.

Auch nach Abschaltung des externen Ionisators besteht eine selbstständige Entladung des elektrischen Stroms in Gasen. Unabhängige Entladungen in der Physik werden in Ruhe, Schwelen, Lichtbogen, Funken, Korona unterteilt.

• Ruhig - die schwächste der unabhängigen Entladungen. Die Stromstärke darin ist sehr gering (nicht mehr als 1 mA). Es wird nicht von Ton- oder Lichtphänomenen begleitet.
• Schwelen - Wenn Sie die Spannung in einer ruhigen Entladung erhöhen, geht es auf die nächste Stufe - zu einer Glimmentladung. In diesem Fall tritt ein Glühen auf, das von einer Rekombination begleitet wird. Rekombination - der umgekehrte Ionisationsprozess, das Aufeinandertreffen eines Elektrons und eines positiven Ions. Es wird in bakteriziden und Beleuchtungslampen verwendet.

Reis. 2. Glimmentladung

• Bogen - Die Stromstärke reicht von 10 A bis 100 A. In diesem Fall beträgt die Ionisation fast 100 %. Diese Art der Entladung tritt beispielsweise beim Betrieb einer Schweißmaschine auf.

Reis. 3. Bogenentladung

• funkelnd - kann als eine der Arten der Bogenentladung angesehen werden. Bei einer solchen Entladung fließt in sehr kurzer Zeit eine bestimmte Menge Strom.
• Koronaentladung – Die Ionisierung von Molekülen erfolgt in der Nähe von Elektroden mit kleinen Krümmungsradien. Diese Art der Aufladung tritt auf, wenn sich die elektrische Feldstärke dramatisch ändert.

Was haben wir gelernt?

Die Atome und Moleküle eines Gases sind für sich genommen neutral. Sie werden aufgeladen, wenn sie der Außenwelt ausgesetzt sind. Kurz gesagt, der elektrische Strom in Gasen ist eine gerichtete Bewegung von Teilchen (positive Ionen zur Kathode und negative Ionen zur Anode). Es ist auch wichtig, dass, wenn das Gas ionisiert wird, seine Leitfähigkeitseigenschaften verbessert werden.