Но, по окончании прекращения действия ионизатора свободные электроны, видясь с хорошими ионами, присоединяются к ним, и снова образуется электрически нейтральная молекула. Этот процесс именуется рекомбинацией.
Электрический ток в газах именуют газовым (электрическим) разрядом.
6 [3209] strokeweight=2pt
| Газовый разряд |
| Независимый |
| Несамостоятельный |
Несамостоятельным именуют газовый разряд, что происходит лишь при наличии внешнего ионизатора (огня, космического, радиоактивного излучений и т.д.)
Опыт: заберём газоразрядную стеклянную трубку с двумя электродами и облучим её ультрафиолетовым светом. В трубке образуется некое количество хороших ионов и электронов (причём, количество хороших и отрицательных зарядов будет однообразным). Подав напряжение на электроды мы создадим электрическое поле, под действием которого заряженные частицы начнут двигаться _________________________
______________________________________________________________
В следствии чего в трубке появится электрический ток, т.е. будет происходить несамостоятельный газовый разряд. Дабы доказать, что разряд несамостоятельный отключим воздействие ионизатора.
В случае, если мы будем увеличивать разность потенциалов на электродах газоразрядной трубки, то скорость свободных электронов, движущихся от катода к аноду, будет возрастать, следовательно, будет возрастать кинетическая энергия электронов. Кинетическая энергия любого электрона может стать такой большой, что при столкновении с нейтральным атомом либо молекулой он может выбить из них электрон, другими словами ионизировать атом. В следствии этого процесса (ионизация электронным ударом) образуется хороший ион и ещё один вольный электрон, что со своей стороны также получает достаточно громадную кинетическую энергию и ионизируют встречные атомы и т.д. благодаря этого число заряженных частиц быстро возрастает, появляется электронная лавина. Но, электроны, достигшие анода, поглощаются им. Для поддержания газового разряда нужно появление новых свободных электронов. Одним из источников электронов возможно поверхность катода. Полученные в следствии ударной ионизации хорошие ионы движутся к катоду и выбивают из него новые электроны (происходит эмиссия электронов с поверхности катода). В случае, если убрать воздействие ионизатора газовый разряд не закончится, исходя из этого он стал называться независимого разряда.
Независимым именуют газовый разряд_________________________
______________________________________________________________.
В зависимости от вида газа, его температуры и давления, и от характера и значения напряжения и расположения электронов между электродами, находящимися в газе, смогут появляться разные виды независимых разрядов.
|
Искровой разряд появляется при высоком напряжении (пара киловольт) при давлении равном атмосферному. Наряду с этим появляется «канал» очень сильно ионизированного газа, по которому и распространяется ток. Наряду с этим газ в канале очень сильно нагревается, быстро возрастает его давление, и, расширяясь, газ формирует звуковые волны, вызывающие треск (в случае, если искра малых размеров) либо гром (в случае, если искра в виде молнии). Искровой разряд происходит при сверкании молнии. Он сопровождается громким звуком и ярким свечением, появляющимся благодаря расширения очень сильно разогретого воздуха в канале молнии, и излучением электромагнитных волн разных частот (радиоволны, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения).
Искровой разряд используется для искровой обработки металлов, зажигания горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, в бытовых «зажигалках».
Коронный разряд появляется, в случае, если давление газа близко к атмосферному, и при наличииочень неоднородного электрического поля. К примеру, вблизи проводов линий большого напряжения, заострённых частей проводников, подключенных к высоковольтным источникам тока, и находящихся во мокром атмосферном воздухе на протяжении грозы. На фотографии продемонстрирован коронный разряд около страницы растения, находящегося в высокочастотном электромагнитном поле.
Коронный разряд сопровождается небольшим шумом и слабым свечением. Такое свечение время от времени появляется на финишах корабельных мачт, и известно как «огни святого Эльма». Особенно нежелательно происхождение этого разряда около проводов высоковольтных линий электропередач, поскольку он ведет к утратам электроэнергии.
Коронный разряд используется в электрофильтрах для очистки газов. Трубка, заполненная дымом, неожиданно делается совсем прозрачной, в случае, если в неё внести острые железные электроды, соединенные с высоковольтным источником тока. В случае, если через трубку продувать струю дыма либо пыли, выходящая струя воздуха станет совсем чистой, а все небольшие частицы, содержащиеся в газе, будут осаждаться на электродах.
Дуговой разряд появляется, в случае, если железные либо угольные электроды, каковые присоединены к полюсам источника постоянного напряжения, сперва соединить, а позже развести на маленькое расстояние. При большой напряженности поля между электродами появляется светящаяся дуга раскалённого и исходя из этого высоко ионизированногогаза. Дуговой разряд сопровождается сильным нагреванием газа (до нескольких тысяч градусов), исходя из этого сама дуга и концы электродов испускают ослепительный свет. КПД превращения электричества в свет намного выше, чем у наилучших ламп накаливания. Исходя из этого в том месте, где требуются весьма замечательные и броские источники света, к примеру в прожекторах, дуговой разряд используется часто.
Дуговой разряд используется для сварки железных подробностей, для сплавов и выплавки сталей. Наряду с этим лицо сварщика либо рабочего сталелитейного производства должно быть закрыто толстым чёрным стеклом, дабы ультрафиолетовое излучение, испускаемое дугой, не повредило глаза и кожу. Во всемирной индустрии около 90% инструментальной стали выплавляется конкретно в дуговых электропечах.
Тлеющий разряд появляется, в случае, если давление газа низкое (от сотых долей до нескольких мм.рт.ст.) и напряжение на электродах порядка нескольких сотен вольт. Он представляет собой не сильный свечение газа, заметное лишь в чёрном помещении либо ночью. Тлеющий разряд используется в светящихся трубках рекламы, заполненных неоном, аргоном, в лампах дневного света. Наиболее значимое современное использование тлеющий разряд взял в недавно созданных квантовых источниках света – газовых лазерах.
Домашнее задание:
1. Изобрази образование электронной лавины в ходе ионизации газов электронным ударом.
2. Применяя материал книжки Окружающего мира для 6-го класса, нарисуй и растолкуй образование искрового газового разряда (молнии).
3. Сформулируй правила, каковые окажут помощь защититься от молнии. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
4. Подготовь данные о применении независимых газовых разрядов в технике и науке.
17. Электрический ток в вакууме.
Наиболее значимыми устройствами в электронике первой половины ХХ в. были электронные лампы, в которых употреблялся электрический ток в вакууме. Но им на смену пришли полупроводниковые устройства. Но и сейчас ток в вакууме употребляется в электронно-лучевых трубках, при сварке и вакуумном плавлении, а также в космосе, и во многих вторых установках. Это и определяет важность изучения электрического тока в вакууме.
Вакуум (от лат. vacuum пустота) состояние газа при давлении, меньшем атмосферного. Это понятие используется к газу в замкнутом сосуде либо в сосуде, из которого откачивают газ, а довольно часто и к газу в свободном пространстве, к примеру к космосу. Вакуум это такое состояние, при котором молекула либо атом газа пролетает от одной стены сосуда к второй, не сталкиваясь с другими молекулами либо атомами.
Ты знаешь, что для существования электрического тока нужно наличие свободных носителей заряда. Откуда они берутся в вакууме? В случае, если разглядывать космос, то заряды образуются в следствии термоядерных реакций, происходящих в недрах звёзд. Что же происходит в сосуде, из которого откачан воздушное пространство? Для ответа на данный вопрос разглядим опыт, совершённый американским физиком Томасом Эдисоном в первой половине 80-ых годов XIX века, пробуя продолжить срок работы осветительной лампы с угольной нитью накаливания, учёный ввел в баллон лампы, из которой откачан воздушное пространство, железный электрод.К выводу электрода и одному из выводов раскаленной электрическим током нити он подсоединил гальванометр и батарею.Стрелка гальванометра отклонялась всегда, в то время, когда к электроду подсоединялся плюс батареи, а к нити минус. В случае, если полярность изменялась, то ток в цепи прекращался.
Эдисон опубликовал данный эффект и взял патент на открытие, но растолковать замечаемое явление учёный не смог.
Предстоящее развитие науки, разрешили растолковать результаты опыта: в раскаленной железной нити кинетическая энергия и скорость движения электронов увеличиваются так, что они отрываются от поверхности нити и свободным потоком устремляются в окружающее ее пространство, образуя около нити необычное электронное облако. Вырывающиеся из нити электроны возможно уподобить ракетам, преодолевшим силу земного притяжения. Такое явление именуется термоэлектронной эмиссией.К тому же, громадная частьвылетевших из металла электронов будет возвращаться обратно (за счёт действия Кулоновских сил). Но, в случае, если к электродуприсоединен плюс батареи, то электрическое поле в баллона между электродом и нитью накаливания вынудит электроны двигаться к нему. Другими словами в лампы потечет электрический ток.
Поток электронов в вакууме есть разновидностью электрического тока. Таковой электрический ток в вакууме возможно взять, в случае, если в сосуд, откуда шепетильно откачивается воздушное пространство, поместить нагреваемый катод, являющийся источником испаряющихся электронов, и анод. Между анодом и катодом создается электрическое поле, информирующее электронам скорости в определенном направлении. Таковой прибор стал называться вакуумного диода.
обозначение и Внешний вид вакуумного диода на электрической схеме (б)
Диоды употребляются для выпрямления переменных токов. В случае, если диод употребляется для преобразования токов промышленного значения, то он именуется кенотроном.
Электроны, испускаемые нагретым катодом, возможно посредством электрических полей разгонять до высоких скоростей. В случае, если в аноде электронной лампы сделать отверстие, то часть электронов, ускоренных электрическим полем, пролетит в отверстие, образуя за анодом электронный пучок. Числом электроном в пучке возможно руководить, в случае, если между анодом и катодом поместить дополнительный электрод и изменять его потенциал. Пучки электронов, движущихся с громадными скоростями, возможно применять для получения рентгеновских лучей, сварки и плавления металлов в вакууме, снабжая их сверхвысокую чистоту.Кое-какие вещества под действием электронных пучков светятся, что употребляется в телевидении, радиолокации, осциллографах и т.п.
Свойство электронных пучков испытывать отклонения под действием электрических и магнитных полей и приводить к свечению кристаллов употребляется в электронно-лучевых трубках.
Электронно-лучевая трубка прибор с одним либо несколькими управляемыми электронными пучками. Ещё недавно данный прибор был главным элементом телевизора, компьютерного монитора, осциллографа.Не обращая внимания на замену телевизоров и интенсивное развитие электроники и мониторов, в базе которых лежат электронно-лучевые трубки, жидкокристаллическими дисплеями и сейчас осциллографы активно используются в технике и науке.
Электронно-лучевая трубка складывается из вакуумной колбы, имеющей расширение, в узком финише трубки помещён источник стремительных электронов — 
электронная пушка, складывающаяся из катода, управляющего электрода, двух (либо нескольких) анодов и двух взаимно перпендикулярных пар управляющих пластин. Принцип работы следующий: вылетевшие благодаря термоэлектронной эмиссии из пушки электроны разгоняются благодаря хорошему потенциалу на анодах. После этого, подавая желаемое напряжение на пары управляющих пластин, мы можем отклонять электронный пучок, в горизонтальном и вертикальном направлениях. По окончании чего направленный пучок падает на люминофорный экран, что разрешает нам видеть на нем изображение траектории пучка.
В электронно-лучевой трубке, которая употребляется в осциллографах управление электрическим пучком происходит благодаря магнитному полю. Для этого на горловину трубки одевают катушки, каковые и создают магнитное поле.
Примеры ответа задач:
В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное напряжение равняется 16 кВ, а расстояние от анода до экрана образовывает 30 см. За какое время электроны проходят это расстояние?
U = 16000 Вt = t = 
= 0,4·10-8 с
l= 30см = 0,3 мA = Eк (работа эл.поля
равна кинетической
энергии электрона)
A = eU
t — ? Eк =
eU =
v = 
t = 
Задачи для независимого ответа:
1. В диоде электроны ускоряются до энергии 1,6 ·10-17 Дж. Какова их минимальная скорость у анода лампы?
| 41. | |||||||||||||||||||||||||||
| 42. | |||||||||||||||||||||||||||
2. В диоде электрон подходит к аноду со скоростью 8 Мм\с. Отыскать анодное напряжение.
| 43. | |||||||||||||||||||||||||||
| 44. | |||||||||||||||||||||||||||
3. При какой мельчайшей скорости электрон может вылететь из серебра, если он обязан наряду с этим совершить работу 6,9·10-19 Дж?
| 45. | |||||||||||||||||||||||||||
| 46. | |||||||||||||||||||||||||||
Домашнее задание:
1. По какой причине в современной электронике полупроводниковые устройства пришли на смену вакуумным лампам? ___________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
2. Для чего в электронных лампах создают вакуум? ________________
_______________________________________________________________________________________________________________________.
3. Для катодов в электронных лампах значительно чаще применяют катоды, сделанные из оксидов металлов. Как ты думаешь по какой причине? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
4. Запиши свойства электронных пучков. __________________________
______________________________________________________________________________________________________________________.
5. Какую разность потенциалов необходимо приложить к аноду электронно-лучевой трубки, дабы скорость электронов достигла 30000 м\с.
| 47. | |||||||||||||||||||||||||||
| 48. | |||||||||||||||||||||||||||