Ток в газах.

Газы состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и в нормальных условиях не содержат свободных носителей тока (электронов и ионов) – являются диэлектриками. Носители электрического тока в газах могут возникнуть только при ионизации газов.

Ионизация газов – отрыв от их атомов или молекул электронов. При этом атомы (молекулы) газов превращаются в положительные ионы. Отрицательные ионы в газах могут возникнуть, если атомы (молекулы) присоединят к себе электроны.

Электрический ток в газах называется газовым разрядом.

Носители тока в газах могут возникать в результате внешних воздействий, не связанных с наличием электрического поля. В этом случае говорят о несамостоятельной проводимости газа.

Ионизация газов может происходить под влиянием внешних воздействий (внешних ионизаторов) - Несамостоятельный разряд:

1. сильного нагревания (термическая ионизация);

2. ультрафиолетовых и рентгеновских лучей;

3. радиоактивных излучений;

4. при бомбардировке атомов (молекул) газов быстрыми электронами или ионами.

Если носители возникают в результате процессов, обусловленных созданным в газе электрическим полем, проводимость называется самостоятельной. Для осуществления газового разряда к трубке, где имеется ионизированный газ (газоразрядная трубка), должно быть приложено электрическое или магнитное поле.

Характер газового разряда зависит от многих факторов: от химической природы газа и электродов, от температуры и давления газа, от формы, размеров и взаимного расположения электродов, от напряжения, приложенного к электродам, от плотности и мощности тока и т.д. Поэтому газовый разряд может принимать весьма разнообразные формы.

Мерой процесса ионизации явл. интенсивность ионизации, измеряемая числом пар противоположно заряженных частиц, возникающих в объеме газа за единицу времени.

Для ионизации атома (молекулы) необходимо совершить работу ионизации против сил взаимодействия между вырываемым электроном и остальной частью атома (молекулы). Величина зависит от химической природы газа и энергетического состояния электрона, который вырывается из атома или молекулы. Работа ионизации имеет наименьшее значение для валентных электронов и возрастает с увеличением числа электронов, вырванных из атома (молекулы). Это связано с тем, сто после удаления из атома (молекулы) одного электрона возрастает прочность связи с атомом (молекулой) остальных электронов.

Ударной ионизацией (ионизацией электронным или ионным ударом) называется отрыв от атома (молекулы) газа одного или нескольких электронов, вызванных соударением с атомами (или молекулами) газа электронов или ионов, разогнанных электрическим полем в разряде. Ударная ионизация одноатомного газа электронами или ионами возможна при выполнении условия , где масса ионизирующей частицы, ее кинетическая энергия, масса атома. Для того чтобы одновалентный ион произвел ударную ионизацию, он должен пройти в ускоряющем поле большую разность потенциалов , чем электрон, т.к. и .

Противоположным процессу ионизации газа явл. процесс рекомбинации – воссоединения противоположно заряженных частиц (положительных ионов и электронов) в нейтральные атомы (молекулы). При неизменном во времени действии внешнего ионизатора между процессами ионизации и рекомбинации устанавливается динамическое равновесие, при котором число вновь образующихся пар противоположно заряженных частиц равно числу пар, воссоединившихся в нейтральные атомы (молекулы).