Електропроводимост на газове

Във всички газове, преди въздействието върху електронното им напрежение, винаги има определено количество електрически заредени частици - електрони и йони, които са в хаотично топлинно движение. Това може да бъде заредено частици газ, както и заредени частици от твърди и воднисти вещества - примеси, например във въздуха.

Образуването на електрически заредени частици в газообразен диелектрик се дължи на йонизацията на газа от външни източници на енергия (външни йонизатори): галактически и слънчеви лъчи, радиоактивно излъчване от Земята,

Процесът на йонизация на газа от външни йонизатори се състои в това, че те докладват част от енергията на атомите на газа. В този случай валентните електрони получават допълнителна енергия и се отделят от собствените си атоми, които се превръщат в позитивно заредени частици-положителни йони.

Получените свободни електрони може непрекъснато поддържане на независимостта на движение на газа (например, водород, азот) или след известно време те се присъединят електрически неутрални атоми и молекули на газ, превръщането им в отрицателни йони.

Появата на електрически заредени частици в газ също може да бъде причинена от изтичането на електрони от повърхността на железни електроди при загряване или от въздействието на тяхната лъчиста енергия. Тъй като са в хаотично топлинно движение, някои от обратно заредените (електрони) и позитивно заредените (йоните) частици се обединяват отново и образуват електрически неутрални атоми и газови молекули. Този процес се нарича възстановяване или рекомбинация.

Ако между металните електроди (дискове, топки) се вмъкне определен обем газ, тогава когато електрода се постави върху електродите, заредените частици в газа ще се задействат чрез електронни сили - силата на електронното поле.

Под действието на тези сили, електроните и йоните ще се придвижат от първия електрод към другия, създавайки електронен ток в газа.

Токът в газа ще бъде колкото по-голям е броят на заредените частици в него за единица време, толкова по-голяма е скоростта, която те получават под действието на силите на електронното поле.

Ясно е, че тъй като напрежението, приложено към даден обем на газ, се увеличава, електронните сили, действащи върху електроните и йоните, се увеличават. За всичко това, скоростта на заредените частици и, както следва, на тока в газа също се увеличава.

Промяната в големината на тока, в зависимост от напрежението, приложено към обема на газа, се изразява графично във формата на крива, наречена крива на тока на напрежение.

Характеристика на токово напрежение за газообразен диелектрик

характеристика на ток напрежение показва, че в областта на слаби електрически полета, че електронните сили, действащи върху заредените частици са относително малки (област I на фигурата), токът в увеличенията газ пропорционално на приложеното напрежение. В този регион текущите промени са в съответствие със закона на Ом.

При предстоящото покачване на напрежението (зона II) се нарушава пропорционалността между тока и напрежението. В този регион проводимият ток не зависи от напрежението. Тук енергията се натрупва от заредени частици газ - електрони и йони.

С предстоящото увеличение на напрежението (област III) скоростта на заредените частици се увеличава рязко, в резултат на което се получават чести сблъсъци с неутрални частици на газа. С тези еластични сблъсъци, електроните и йоните пренасят част от енергията, която натрупват до неутрални газови частици. В резултат на това електроните се отделят от собствените си атоми. С всичко това се образуват нови електрически заредени частици: свободни електрони и йони.

Предвид факта, че плаващите заредени частици се сблъскват много често с атомите и молекулите на газа, образуването на нови електрически заредени частици е много активно. Този процес се нарича шок йонизация на газ.

В областта на йонизацията на удари (област III на фигурата), токът в газа се увеличава активно с малко увеличение на напрежението. Процесът на йонизация на удари в газообразен диелектрик е съпроводен от рязко понижаване на специфичната специфична газова устойчивост и увеличаване на тангента на диелектричния загубен ъгъл.

Естествено диелектриците могат да се използват при напрежения, най-ниските стойности, при които се появява процесът на шок йонизация. В този случай, газове са доста добри изолатори, в които съпротивление на звука е много голям (1020 OMH см) и диелектрични загуби допирателната на ъгъла е много малък (tgδ ≈ 10-6). Тъй газове, а именно въздух, се използват като диелектрици в кондензатори пример, изпълнени с газ кабели и прекъсвачи за високо напрежение верига.

Училище за електротехник