ગેસ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થાય છે. સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ

વિદ્યુત પ્રવાહધાતુઓમાં

ધાતુઓ વીજળીના સારા વાહક છે. આ તેમના કારણે છે આંતરિક માળખું. તમામ ધાતુઓમાં બાહ્ય સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસ સાથે નબળા રીતે બંધાયેલા હોય છે, અને જ્યારે અણુઓ સ્ફટિક જાળીમાં જોડાય છે, ત્યારે આ ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય બની જાય છે, જે ધાતુના સમગ્ર ટુકડા સાથે જોડાયેલા હોય છે.

ધાતુઓમાં ચાર્જ કેરિયર્સ છે ઇલેક્ટ્રોન .

ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રોન, જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ક્ષેત્રની મજબૂતાઈના પ્રમાણસર સતત સરેરાશ ગતિ સાથે આગળ વધે છે.

તાપમાન પર વાહક પ્રતિકારની અવલંબન

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, વહન ઇલેક્ટ્રોનની થર્મલ ગતિની ગતિ વધે છે, જે સ્ફટિક જાળીના આયનો સાથે અથડામણની આવર્તનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે અને તેના કારણે, પ્રતિકારમાં વધારો થાય છે.

સુપરકન્ડક્ટિવિટી - જ્યારે ઠંડુ કરવામાં આવે ત્યારે શૂન્ય સુધી કંડક્ટર પ્રતિકારમાં તીવ્ર ઘટાડો થવાની ઘટના નિર્ણાયક તાપમાન(પદાર્થના પ્રકાર પર આધાર રાખીને).

સુપરકન્ડક્ટિવિટી એ ક્વોન્ટમ અસર છે. તે હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે જ્યારે નીચા તાપમાનઇલેક્ટ્રોનની મેક્રોસ્કોપિક સંખ્યા એક પદાર્થ તરીકે વર્તે છે. તેઓ સ્ફટિક જાળી સાથે ઊર્જાના ભાગોનું વિનિમય કરી શકતા નથી જે તેમની બંધનકર્તા ઊર્જા કરતાં ઓછી હોય છે, તેથી થર્મલ ઊર્જાનું વિસર્જન થતું નથી, જેનો અર્થ થાય છે કે પ્રતિકારની ગેરહાજરી.

ઇલેક્ટ્રોનનું આવું સંયોજન ત્યારે શક્ય છે જ્યારે તેઓ બોસોનિક (કૂપર) જોડીઓ બનાવે છે - વિરોધી સ્પિન અને મોમેન્ટા સાથે ઇલેક્ટ્રોનની સહસંબંધિત સ્થિતિ.

મીસ્નર અસર એ સુપરકન્ડક્ટરમાંથી ચુંબકીય ક્ષેત્રનું વિસ્થાપન છે. અનડેમ્પ્ડ કરંટ વાહકની અંદર સુપરકન્ડક્ટીંગ અવસ્થામાં ફરે છે, બાહ્ય પ્રવાહની વિરુદ્ધ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્ર સુપરકન્ડક્ટિવિટીને નષ્ટ કરે છે.

પ્રવાહીમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વાહક માધ્યમોને કૉલ કરવાનો રિવાજ છે જેમાં વિદ્યુત પ્રવાહનો પ્રવાહ પદાર્થના સ્થાનાંતરણ સાથે હોય છે.

કેથોડ પર પહોંચ્યા પછી, કોપર આયનો કેથોડના વધારાના ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા તટસ્થ થાય છે અને કેથોડ પર જમા થતાં તટસ્થ અણુઓમાં ફેરવાય છે. ક્લોરિન આયનો, એનોડ સુધી પહોંચે છે, દરેક એક ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે. એનોડ પર પરપોટાના સ્વરૂપમાં ક્લોરિન છોડવામાં આવે છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો નિયમ 1833 માં અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી એમ. ફેરાડે દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો હતો ( ફેરાડેનો કાયદો)

m- વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના પરિણામે મુક્ત પદાર્થનો સમૂહ

k- ઇલેક્ટ્રિક રાસાયણિક સમકક્ષપદાર્થો

અહીં એન એ- એવોગાડ્રોનો સતત, M = m 0 N A- દાળ પદાર્થનો સમૂહ,
F = eN A = 96485 C/mol- ફેરાડે સતત

ફેરાડેનો સ્થિરાંક સંખ્યાત્મક રીતે તે ચાર્જ જેટલો છે જે ઇલેક્ટ્રોડ પર એક મોનોવેલેન્ટ પદાર્થનો એક છછુંદર છોડવા માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થવો જોઈએ.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ માટે ફેરાડેનો કાયદો

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, તમામ વાયુઓ ડાઇલેક્ટ્રિક્સ છે, એટલે કે, તેઓ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી. આ ગુણધર્મ સમજાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઇન્સ્યુલેટીંગ પદાર્થ તરીકે હવાનો વ્યાપક ઉપયોગ. સ્વીચો અને સર્કિટ બ્રેકર્સના સંચાલનનો સિદ્ધાંત ચોક્કસપણે એ હકીકત પર આધારિત છે કે તેમના મેટલ સંપર્કો ખોલીને, અમે તેમની વચ્ચે હવાનો એક સ્તર બનાવીએ છીએ જે વર્તમાનનું સંચાલન કરતું નથી.

જો કે, અમુક શરતો હેઠળ, વાયુઓ વાહક બની શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બે ધાતુની ડિસ્ક (આકૃતિ જુઓ) વચ્ચેની જગ્યામાં દાખલ થતી જ્યોતને કારણે ગેલ્વેનોમીટર પ્રવાહના દેખાવની નોંધ લે છે. નિષ્કર્ષ નીચે મુજબ છે: જ્યોત, એટલે કે, ઉચ્ચ તાપમાને ગરમ ગેસ, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું વાહક છે.

હીટિંગ - ના એકમાત્ર રસ્તોગેસને વાહકમાં રૂપાંતરિત કરવું. જ્યોતને બદલે, તમે અલ્ટ્રાવાયોલેટનો ઉપયોગ કરી શકો છો અથવા એક્સ-રે રેડિયેશન, તેમજ આલ્ફા કણો અથવા ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ. પ્રયોગોએ સ્થાપિત કર્યું છે કે આમાંના કોઈપણ કારણોની ક્રિયા ગેસના અણુઓના આયનીકરણ તરફ દોરી જાય છે.

વાયુઓ દ્વારા વર્તમાન પસાર થવાને ગેસ ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. અમે હમણાં જ કહેવાતા બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવનું ઉદાહરણ જોયું છે. તેને એટલા માટે કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેને જાળવવા માટે અમુક પ્રકારના ionizerની જરૂર પડે છે - જ્યોત, રેડિયેશન અથવા ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે જો ionizer દૂર કરવામાં આવે છે, તો આયનો અને ઈલેક્ટ્રોન ટૂંક સમયમાં ફરી એક થઈ જાય છે (તેઓ કહે છે: પુનઃસંયોજન), ફરીથી વિદ્યુત તટસ્થ પરમાણુઓ બનાવે છે. પરિણામે, ગેસ વર્તમાનનું સંચાલન કરવાનું બંધ કરે છે, એટલે કે, તે ડાઇલેક્ટ્રિક બને છે.

વાયુઓની સ્વતંત્ર અને બિન-સ્વતંત્ર વાહકતા

ગેસને વાહક બનાવવા માટે, તેમાં એક અથવા બીજી રીતે દાખલ કરવું જરૂરી છે અથવા તેમાં ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સ બનાવવું જરૂરી છે - ચાર્જ્ડ કણો. આ કિસ્સામાં, બે કિસ્સાઓ શક્ય છે: ક્યાં તો આ ચાર્જ થયેલા કણો કેટલાકની ક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવ્યા છે બાહ્ય પરિબળઅથવા બહારથી ગેસમાં દાખલ કરવામાં આવે છે - બિન-સ્વ-વાહકતા, અથવા તે ગેસની ક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે અસ્તિત્વમાં છે - સ્વતંત્ર વાહકતા.

બિન-સ્વ-નિર્ભર વાહકતાના કિસ્સામાં, U ના નાના મૂલ્યો પર, ગ્રાફ સીધી રેખા જેવો દેખાય છે, એટલે કે. ઓહ્મનો કાયદો લગભગ અમલમાં રહે છે; જેમ જેમ U વધે છે તેમ, વળાંક થોડા તણાવ સાથે વળે છે અને આડી સીધી રેખામાં ફેરવાય છે.

આનો અર્થ એ છે કે ચોક્કસ વોલ્ટેજથી શરૂ કરીને, વોલ્ટેજ વધવા છતાં વર્તમાન સ્થિર રહે છે. આ સ્થિર, વોલ્ટેજ-સ્વતંત્ર વર્તમાન મૂલ્યને સંતૃપ્તિ વર્તમાન કહેવામાં આવે છે.

બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ - એક સ્રાવ જે ફક્ત બાહ્ય આયનાઇઝર્સના પ્રભાવ હેઠળ અસ્તિત્વમાં છે.

જેમ જેમ વોલ્ટેજ વધે છે તેમ, અસર આયનીકરણ થાય છે - તટસ્થ પરમાણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડવાની ઘટના - ચાર્જ કેરિયર્સની સંખ્યા હિમપ્રપાતની જેમ વધે છે. એક સ્વતંત્ર સ્રાવ થાય છે.

સ્વ-ટકાઉ ગેસ સ્રાવ - બાહ્ય આયનાઇઝર્સને દૂર કર્યા પછી અસ્તિત્વમાં છે તે સ્રાવ.

વાયુઓની વાહકતાને અસર કરતી પ્રક્રિયાઓ

થર્મલ આયનીકરણ- જ્યારે તટસ્થ અણુઓ અથડાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન બહાર ફેંકાય છે અને પરમાણુ પરિવર્તિત થાય છે હકારાત્મક આયનો
કિરણોત્સર્ગ દ્વારા આયનીકરણ(ફોટોયોનાઇઝેશન) - પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોન અને હકારાત્મક આયનમાં અણુનો સડો
ઇલેક્ટ્રોન અસર આયનીકરણ- સકારાત્મક આયન બનાવવા માટે પ્રવેગક ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડીને
ગૌણ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જનકેથોડમાંથી - હકારાત્મક આયનો દ્વારા કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન બહાર કાઢવું
થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન- ગરમ ધાતુ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન

ગ્લો ડિસ્ચાર્જ: પારાના મિલીમીટરના દસમા ભાગના ગેસના દબાણ પર, ડિસ્ચાર્જ એક લાક્ષણિક સ્વરૂપ ધરાવે છે, જે ફિગમાં યોજનાકીય રીતે દર્શાવેલ છે. આ આયનાઇઝ્ડ ગેસમાં અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે ઓછા-તાપમાન પ્લાઝ્મામાં વર્તમાન છે. જ્યારે વિસર્જિત ગેસમાંથી પ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે ગ્લો ડિસ્ચાર્જ રચાય છે. જલદી વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, ફ્લાસ્કમાં ગેસ આયનાઇઝ થાય છે અને ગ્લો થાય છે. આ અનિવાર્યપણે એક વિદ્યુત પ્રવાહ છે જે પ્લાઝમા જેટલું ગેસમાં નથી. ગેસ (પ્લાઝમા) ગ્લોનો રંગ ગેસના પદાર્થ પર આધાર રાખે છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ: પૂરતી ઊંચી ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ (લગભગ 3 MV/m) પર, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક દેખાય છે, જે બંને ઇલેક્ટ્રોડ્સને જોડતી તેજસ્વી ઝગમગતી વિન્ડિંગ ચેનલનો દેખાવ ધરાવે છે. સ્પાર્કની નજીકનો ગેસ ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય છે અને અચાનક વિસ્તરે છે, જેના કારણે થાય છે ધ્વનિ તરંગો, અને અમે એક લાક્ષણિક ક્રેક સાંભળીએ છીએ. સામાન્ય સ્થિતિમાં, સામાન્ય સ્થિતિમાં થાય છે વાતાવરણીય દબાણ, જેમ ગેસ આયનીકરણના પરિણામે ગ્લો ડિસ્ચાર્જ થાય છે, પરંતુ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર, આર્ક ડિસ્ચાર્જથી વિપરીત, જ્યાં તે પ્રાથમિક રીતે મહત્વપૂર્ણ છે ઉચ્ચ ઘનતાવર્તમાન

કોરોના ડિસ્ચાર્જ: ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં થાય છે, જે ગેસ (અથવા પ્રવાહી) ના આયનીકરણ માટે પૂરતું છે. આ કિસ્સામાં, વિદ્યુત ક્ષેત્ર એકસમાન નથી, કેટલીક જગ્યાએ તીવ્રતા ઘણી વધારે છે. ફિલ્ડ પોટેન્શિયલનો ઢાળ (તફાવત) રચાય છે, અને જ્યાં સંભવિતતા વધારે હોય છે, ત્યાં ગેસનું આયનીકરણ વધુ મજબૂત, વધુ તીવ્ર બને છે, પછી આયનોનો પ્રવાહ ક્ષેત્રના બીજા ભાગમાં પહોંચે છે, ત્યાં વીજળીનો પ્રવાહ બને છે. પરિણામે, વાહકની ભૂમિતિ - ક્ષેત્રની શક્તિના સ્ત્રોતો પર આધાર રાખીને, વિચિત્ર આકારનો કોરોના ગેસ સ્રાવ રચાય છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ: રજૂ કરે છે વિદ્યુત ભંગાણગેસ, જે પાછળથી કાયમી પ્લાઝ્મા સ્રાવ બની જાય છે - એક ચાપ, રચાય છે ઇલેક્ટ્રિક ચાપ. આર્ક ડિસ્ચાર્જ ગ્લો ડિસ્ચાર્જ કરતા ઓછા વોલ્ટેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. મુખ્યત્વે થર્મિઓનિક ઉત્સર્જનને કારણે જાળવવામાં આવે છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોડમાંથી મુક્ત થાય છે. આવા આર્કનું જૂનું નામ "વોલ્ટેઇક આર્ક" છે. વિશિષ્ટ લક્ષણઆવા આર્ક ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા અને નીચા વોલ્ટેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે વર્તમાન સ્ત્રોત દ્વારા મર્યાદિત છે. આવા ચાપ બનાવવા માટે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ એક સાથે નજીક લાવવામાં આવે છે, એક ભંગાણ થાય છે, અને પછી તેઓ અલગ થઈ જાય છે.

અનુભવ દર્શાવે છે કે હવાના સ્તરથી અલગ પડેલી બે અલગ-અલગ ચાર્જવાળી પ્લેટો ડિસ્ચાર્જ થતી નથી.

સામાન્ય રીતે, વાયુ અવસ્થામાં એક પદાર્થ ઇન્સ્યુલેટર હોય છે કારણ કે અણુઓ અથવા પરમાણુઓ જેમાંથી તે બનેલા હોય છે સમાન સંખ્યાનકારાત્મક

અને હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જઅને સામાન્ય રીતે તટસ્થ હોય છે.

ચાલો પ્લેટો વચ્ચેની જગ્યામાં મેચ અથવા સ્પિરિટ લેમ્પની જ્યોત લાવીએ (ફિગ. 164). આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોમીટર ઝડપથી ડિસ્ચાર્જ કરવાનું શરૂ કરશે. પરિણામે, જ્યોતના પ્રભાવ હેઠળની હવા વાહક બની ગઈ. જ્યારે પ્લેટો વચ્ચેની જગ્યામાંથી જ્યોત દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમીટરનું વિસર્જન અટકી જાય છે. ઇલેક્ટ્રિક આર્કના પ્રકાશ સાથે પ્લેટોને ઇરેડિયેટ કરીને સમાન પરિણામ મેળવી શકાય છે. આ પ્રયોગો સાબિત કરે છે કે ગેસ વિદ્યુત પ્રવાહનું વાહક બની શકે છે.

ગેસ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થવાની ઘટના, ફક્ત કેટલાકની સ્થિતિમાં જ જોવા મળે છે બાહ્ય પ્રભાવ, ને બિન-સ્વ-ટકાઉ વિદ્યુત સ્રાવ કહેવાય છે.

થર્મલ આયનીકરણ.

ગેસને ગરમ કરવાથી તે વિદ્યુત પ્રવાહનું વાહક બને છે કારણ કે ગેસના કેટલાક અણુઓ અથવા પરમાણુઓ ચાર્જ થયેલ આયનોમાં ફેરવાય છે.

અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે, દળો સામે કામ કરવું આવશ્યક છે કુલોમ્બ આકર્ષણસકારાત્મક ચાર્જ ન્યુક્લિયસ અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે. અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાની પ્રક્રિયાને અણુનું આયનીકરણ કહેવામાં આવે છે. ન્યૂનતમ ઊર્જા કે જે અણુ અથવા પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે ખર્ચવામાં આવે છે તેને બંધનકર્તા ઊર્જા કહેવામાં આવે છે.

જો તેમની ગતિ ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનની બંધનકર્તા ઊર્જા કરતાં વધી જાય તો બે અણુઓ અથડાય ત્યારે અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ફાટી શકે છે. અણુઓ અથવા અણુઓની થર્મલ ગતિની ગતિ ઊર્જા સીધી પ્રમાણસર છે સંપૂર્ણ તાપમાનતેથી, વધતા ગેસ તાપમાન સાથે, અણુઓ અથવા પરમાણુઓની અથડામણની સંખ્યા, આયનીકરણ સાથે, વધે છે.

ઉદભવ પ્રક્રિયા મફત ઇલેક્ટ્રોનઅને ઊંચા તાપમાને અણુઓ અને ગેસના પરમાણુઓની અથડામણને કારણે થતા સકારાત્મક આયનોને થર્મલ આયનીકરણ કહેવાય છે.

ગેસ કે જેમાં અણુઓ અથવા પરમાણુઓનો નોંધપાત્ર ભાગ આયનોઇઝ્ડ હોય છે તેને પ્લાઝ્મા કહેવામાં આવે છે.

પ્લાઝ્માના થર્મલ આયનાઇઝેશનની ડિગ્રી તાપમાન પર આધારિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, 10,000 K ના તાપમાને, હાઇડ્રોજન અણુઓની કુલ સંખ્યાના 10% કરતા ઓછા 20,000 K થી વધુ તાપમાને, હાઇડ્રોજન લગભગ સંપૂર્ણ રીતે આયનોઇઝ્ડ હોય છે.

પ્લાઝ્મા ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધી શકે છે. આમ, નીચા તાપમાને ગેસ ઇન્સ્યુલેટર છે ઉચ્ચ તાપમાનપ્લાઝમામાં ફેરવાય છે અને વિદ્યુત પ્રવાહનું વાહક બને છે.

ફોટોયોનાઇઝેશન.

અણુ અથવા પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા પ્રકાશ દ્વારા ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે. આયનીકરણ

પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળના અણુઓ અથવા પરમાણુઓને ફોટોયોનાઇઝેશન કહેવામાં આવે છે.

સ્વયં સમાવિષ્ટ વિદ્યુત સ્રાવ.

જ્યારે ગેસની પ્રકૃતિ અને તેના દબાણના આધારે વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી વધે છે, ત્યારે બાહ્ય આયનાઇઝર્સના પ્રભાવ વિના પણ ગેસમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉભો થાય છે. બાહ્ય આયનાઇઝર્સની ક્રિયાથી સ્વતંત્ર, ગેસમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થવાની ઘટનાને સ્વતંત્ર ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે.

વાતાવરણીય દબાણ પર હવામાં, સ્વતંત્ર ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ લગભગ સમાન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત પર થાય છે

સ્વતંત્ર ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન ગેસ આયનીકરણની મુખ્ય પદ્ધતિ એ ઇલેક્ટ્રોન પ્રભાવોને કારણે અણુઓ અને પરમાણુઓનું આયનીકરણ છે.

ઇલેક્ટ્રોન અસર આયનીકરણ.

ઇલેક્ટ્રોન પ્રભાવ દ્વારા આયનીકરણ શક્ય બને છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન, તેના મુક્ત માર્ગ દરમિયાન, ગતિ ઊર્જા પ્રાપ્ત કરે છે જે અણુ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની બંધનકર્તા ઊર્જા કરતાં વધી જાય છે.

ઇ તીવ્રતાના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ હસ્તગત કરેલ ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દળો દ્વારા કરવામાં આવેલા કાર્યની બરાબર છે:

મુક્ત માર્ગની લંબાઈ ક્યાં છે.

તેથી ઇલેક્ટ્રોન અસર દ્વારા આયનીકરણની શરૂઆત માટે અંદાજિત સ્થિતિનું સ્વરૂપ છે

અણુઓ અને પરમાણુઓમાં ઇલેક્ટ્રોનની બંધનકર્તા ઊર્જા સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટ (eV) માં વ્યક્ત થાય છે. 1 eV કામ સમાન, જે ઈલેક્ટ્રોન (અથવા અન્ય કણ સાથે) ખસેડતી વખતે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે પ્રાથમિક ચાર્જ) ફીલ્ડ પોઈન્ટ વચ્ચે, વોલ્ટેજ જેની વચ્ચે 1 V છે:

ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુની આયનીકરણ ઊર્જા 13.6 eV છે.

સ્વ-ડિસ્ચાર્જ મિકેનિઝમ.

ગેસમાં સ્વતંત્ર ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જનો વિકાસ નીચે મુજબ થાય છે. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન પ્રવેગક પ્રાપ્ત કરે છે. જો વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત પૂરતી ઊંચી હોય, તો ઇલેક્ટ્રોનનો મુક્ત માર્ગ તેની ગતિ ઊર્જાને એટલો વધારે છે કે તે પરમાણુ સાથે અથડામણ પર તેને આયનાઇઝ કરે છે.

પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન, જેના કારણે પરમાણુનું આયનીકરણ થાય છે, અને બીજું ઇલેક્ટ્રોન, આયનીકરણના પરિણામે પ્રકાશિત થાય છે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ કેથોડથી એનોડ તરફની દિશામાં પ્રવેગક પ્રાપ્ત કરે છે. તેમાંથી દરેક, અનુગામી અથડામણ દરમિયાન, એક વધુ ઇલેક્ટ્રોન અને મુક્ત કરે છે કુલ સંખ્યામુક્ત ઇલેક્ટ્રોન બને છે

ચાર બરાબર. પછી, તે જ રીતે, તે વધીને 8, 16, 32, 64, વગેરે થાય છે. કેથોડથી એનોડ તરફ જતા મુક્ત ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા હિમપ્રપાતની જેમ વધે છે જ્યાં સુધી તેઓ એનોડ સુધી ન પહોંચે (ફિગ. 165).

એનોડથી કેથોડ તરફ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના પ્રભાવ હેઠળ ગેસમાં બનેલા સકારાત્મક આયનો. જ્યારે સકારાત્મક આયનો કેથોડ પર પ્રહાર કરે છે અને ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્સર્જિત પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ, કેથોડમાંથી નવા ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થઈ શકે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન, બદલામાં, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા ઝડપી બને છે અને નવા ઇલેક્ટ્રોન-આયન હિમપ્રપાત બનાવે છે, તેથી પ્રક્રિયા સતત ચાલુ રહી શકે છે.

પ્લાઝ્મામાં આયનોની સાંદ્રતા વધતી જાય છે કારણ કે સ્વ-ટકાઉ સ્રાવનો વિકાસ થાય છે, અને ડિસ્ચાર્જ ગેપનો વિદ્યુત પ્રતિકાર ઘટે છે. સ્વ-ડિસ્ચાર્જ સર્કિટમાં વર્તમાન તાકાત સામાન્ય રીતે વર્તમાન સ્ત્રોતના આંતરિક પ્રતિકાર અને સર્કિટના અન્ય ઘટકોના વિદ્યુત પ્રતિકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ. વીજળી.

જો વર્તમાન સ્ત્રોત લાંબા સમય સુધી સ્વ-નિર્ભર વિદ્યુત સ્રાવ જાળવવા સક્ષમ ન હોય, તો સ્વ-નિર્ભર સ્રાવ જે થાય છે તેને સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. વોલ્ટેજમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થવાના પરિણામે સ્રાવ શરૂ થયા પછી થોડા સમય પછી સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ અટકી જાય છે. સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જના ઉદાહરણો એ સ્પાર્ક છે જે વાળ કોમ્બિંગ કરતી વખતે, કાગળની શીટ્સને અલગ કરતી વખતે અથવા કેપેસિટર ડિસ્ચાર્જ કરતી વખતે થાય છે.

વાવાઝોડા દરમિયાન જોવા મળતી વીજળી પણ સ્વતંત્ર વિદ્યુત સ્રાવનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. લાઈટનિંગ ચેનલમાં વર્તમાન તાકાત , વર્તમાન પલ્સનો સમયગાળો ઘણા દસ માઇક્રોસેકન્ડ્સ સુધી પહોંચે છે. વીજળીના ચમકારા અને પૃથ્વી વચ્ચેનો સ્વતંત્ર વિદ્યુત વિસર્જન અનેક વીજળીના આંચકાઓ પછી પોતે જ અટકી જાય છે, કારણ કે વીજળીના પ્લાઝ્મા ચેનલ (ફિગ. 166) દ્વારા વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહ દ્વારા થંડરક્લાઉડમાં મોટાભાગના વધારાના વિદ્યુત ચાર્જને તટસ્થ કરવામાં આવે છે.

જ્યારે લાઈટનિંગ ચેનલમાં કરંટ વધે છે, ત્યારે પ્લાઝ્મા ઉપરના તાપમાને ગરમ થાય છે અને વિદ્યુતપ્રવાહના વધારા સાથે પ્લાઝ્મા દબાણમાં ફેરફાર થાય છે, જેને કારણે થંડર કહેવાય છે.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જ.

જેમ જેમ ડિસ્ચાર્જ ગેપમાં ગેસનું દબાણ ઘટે છે તેમ, ડિસ્ચાર્જ ચેનલ વિશાળ બને છે, અને પછી સમગ્ર ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ એકસરખી રીતે તેજસ્વી પ્લાઝ્માથી ભરાઈ જાય છે. વાયુઓમાં આ પ્રકારના સ્વતંત્ર વિદ્યુત સ્રાવને ગ્લો ડિસ્ચાર્જ (ફિગ. 167) કહેવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક આર્ક.

જો સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જમાં વર્તમાન શક્તિ ખૂબ ઊંચી હોય, તો પછી હકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનથી થતી અસરો કેથોડ અને એનોડને ગરમ કરી શકે છે. ઊંચા તાપમાને, કેથોડની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે, જે ગેસમાં સ્વતંત્ર સ્રાવની જાળવણીને સુનિશ્ચિત કરે છે. કેથોડમાંથી થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન દ્વારા જાળવવામાં આવતા વાયુઓમાં લાંબા ગાળાના સ્વતંત્ર વિદ્યુત સ્રાવને આર્ક ડિસ્ચાર્જ (ફિગ. 168) કહેવામાં આવે છે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જ.

અત્યંત અસંગત વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ટિપ અને પ્લેન વચ્ચે અથવા વાયર અને પ્લેન (પાવર લાઇન) વચ્ચે, એક વિશિષ્ટ પ્રકારનું સ્વતંત્ર સ્રાવ થાય છે, જેને કોરોના ડિસ્ચાર્જ કહેવાય છે. કોરોના ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, ઈલેક્ટ્રોન ઈમ્પેક્ટ દ્વારા આયનોઈઝેશન માત્ર એક ઈલેક્ટ્રોડની નજીક, ઉચ્ચ ઈલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત ધરાવતા વિસ્તારમાં થાય છે.

વિદ્યુત સ્રાવની અરજી.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા પ્રવેગિત ઇલેક્ટ્રોનની અસરો માત્ર ગેસના અણુઓ અને પરમાણુઓના આયનીકરણ તરફ દોરી જાય છે, પરંતુ

અણુઓ અને પરમાણુઓની ઉત્તેજના, પ્રકાશના ઉત્સર્જન સાથે. સ્વ-નિર્ભર ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જના પ્લાઝ્મામાંથી પ્રકાશ ઉત્સર્જનનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે રાષ્ટ્રીય અર્થતંત્રઅને રોજિંદા જીવનમાં. આ ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ અને સ્ટ્રીટ લાઇટિંગ માટે ગેસ-ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સ, ફિલ્મ પ્રોજેક્શન ઉપકરણમાં ઇલેક્ટ્રિક આર્ક અને હોસ્પિટલો અને ક્લિનિક્સમાં વપરાતા મર્ક્યુરી-ક્વાર્ટઝ લેમ્પ્સ છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ પ્લાઝ્માનું ઊંચું તાપમાન તેને મેટલ સ્ટ્રક્ચર્સને કાપવા અને વેલ્ડિંગ કરવા અને ધાતુઓ ગલન કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે. સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરીને, સખત સામગ્રીમાંથી બનાવેલા ભાગો પર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

વાયુઓમાં વિદ્યુત સ્રાવ પણ અનિચ્છનીય ઘટના હોઈ શકે છે જેનો ટેક્નોલોજીમાં સામનો કરવો આવશ્યક છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ પાવર લાઇનના વાયરમાંથી કોરોના ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ વીજળીના નકામી નુકસાન તરફ દોરી જાય છે. વધતા વોલ્ટેજ સાથે આ નુકસાનમાં વધારો પાવર લાઇનમાં વોલ્ટેજને વધુ વધારવાના માર્ગ પર મર્યાદા મૂકે છે, જ્યારે વાયર ગરમ થવાને કારણે ઊર્જાના નુકસાનને ઘટાડવા માટે આવો વધારો અત્યંત ઇચ્છનીય છે.

ચાલો માની લઈએ કે અભ્યાસ હેઠળનો ગેસ બે ઈલેક્ટ્રોડ સાથે જહાજ C માં બંધ છે, જેના પર સંભવિત તફાવત લાગુ કરવામાં આવે છે. ). જો ગેસ (પોઝિટિવ અથવા ઋણ આયનો અથવા ઇલેક્ટ્રોન) માં કોઈ મફત શુલ્ક નથી, તો ગેલ્વેનોમીટર સર્કિટમાં કોઈ વર્તમાન હશે નહીં. નોંધ કરો કે વાયુઓમાં હંમેશા ચોક્કસ માત્રામાં ચાર્જ હોય ​​છે, કારણ કે પરમાણુઓની અનિવાર્ય થર્મલ અથડામણ દરમિયાન અને વિવિધ કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ ગેસનું આયનીકરણ થાય છે, ખાસ કરીને,

થી કિરણોત્સર્ગી પદાર્થો. જો કે, આયનીકરણની પ્રક્રિયા સાથે, એટલે કે, તટસ્થ પરમાણુઓનું ચાર્જ આયનોમાં વિભાજન, મોલાઇઝેશન અથવા પુનઃસંયોજનની વિપરીત પ્રક્રિયા ગેસમાં થાય છે, એટલે કે, તટસ્થ અણુઓમાં આયનોનું સંયોજન. IN સંતુલન સ્થિતિઆ બંને વાયુઓ. પ્રક્રિયાઓ સંતુલિત છે: દર સેકન્ડમાં આયનોઇઝિંગ થતા પરમાણુઓની સંખ્યા એ જ સમય દરમિયાન આયનોમાંથી નવા બનેલા તટસ્થ અણુઓની સંખ્યા જેટલી છે.

જો ગેસ પર કોઈ બાહ્ય આયનાઇઝિંગ અસર નથી, તો તેમાં આયનોની કુદરતી સાંદ્રતા ખૂબ ઓછી હશે, અને ગેસ દ્વારા પ્રવાહ વ્યવહારીક રીતે શોધી શકાતો નથી. ગેસ (કહેવાતા ગેસ ડિસ્ચાર્જ) માં નોંધપાત્ર ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું કારણ બની શકે છે જો: 1) બાહ્ય પ્રભાવ (એક ionizer) ની મદદથી, તમે સતત તટસ્થ ગેસના પરમાણુઓને આયનોમાં તોડી નાખો અને ત્યાંથી તેની સાંદ્રતામાં વધારો કરો. ગેસમાં મફત શુલ્ક. આ ઝડપી કણો (ઇલેક્ટ્રોન, વગેરે), અલ્ટ્રાવાયોલેટ, એક્સ-રે, કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોના કિરણો, તેમજ થર્મલ અથડામણ દરમિયાન આયનીકરણની તીવ્રતા વધારવા માટે ગેસના તાપમાનમાં વધારો. આ કિસ્સામાં, બાહ્ય ionizer ના સમાપ્તિ સાથે, વાયુઓ દ્વારા વર્તમાન પણ બંધ થાય છે; ગેસની આવી વાહકતાને બિન-સ્વ-નિર્ભર કહેવામાં આવે છે; 2) એટલો મોટો સંભવિત તફાવત લાગુ કરો કે ગેસમાં હાજર આયનો, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં વેગ મેળવે છે, તેમની સાથે અથડામણ પર તટસ્થ અણુઓને આયનીકરણ કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા પ્રાપ્ત કરે છે. આ કિસ્સામાં, એક અથડામણમાં દરેક આયન બે અથવા વધુ આયનોના દેખાવનું કારણ બને છે; આ આયનો, બદલામાં, ક્ષેત્રમાં ઝડપી બને છે અને તટસ્થ પરમાણુઓને આયનોમાં તોડે છે. આમ, ગેસમાં આયનોની સંખ્યા ઝડપથી વધે છે, અને ગેસ નોંધપાત્ર વાહકતા પ્રાપ્ત કરે છે; આવી વાહકતાને સ્વતંત્ર કહેવામાં આવે છે.

કણો વચ્ચેની બે પ્રકારની અથડામણો, ખાસ કરીને આયનો, ઇલેક્ટ્રોન અને તટસ્થ અણુઓ વચ્ચે તફાવત કરવો જરૂરી છે. કેટલીક અથડામણમાં કણોનો અનુભવ થતો નથી આંતરિક ફેરફારો, પરંતુ માત્ર ચળવળની ગતિ શક્તિઓનું વિનિમય કરે છે. આવા અથડામણને સ્થિતિસ્થાપક કહેવામાં આવે છે; અસર પહેલા અને પછી કણોની ગતિ ઊર્જાનો સરવાળો સ્થિર રહે છે.

અન્યમાં - સ્થિતિસ્થાપક - અથડામણ, અણુઓ અને પરમાણુઓ તેમની રચનામાં ફેરફારો અનુભવે છે; આ અણુઓ અને પરમાણુઓના ઘટક ભાગો - તેમની આસપાસ ફરતા ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંભવિત ઊર્જામાં અથડાતા કણોની ગતિ ઊર્જાનું સંક્રમણ થાય છે. આ પ્રક્રિયાને અણુઓ અથવા અણુઓની ઉત્તેજના કહેવામાં આવે છે; જ્યારે પાછા જાઓ સામાન્ય સ્થિતિશોષિત ઊર્જા તેજસ્વી ઊર્જા તરીકે પરત કરવામાં આવે છે. છેલ્લે, જ્યારે સ્થિતિસ્થાપક અથડામણોતે પણ શક્ય છે

અણુઓ અને પરમાણુઓની રચનામાં ફેરફાર; ખાસ કરીને, તટસ્થ પરમાણુને બે આયનોમાં તોડી શકાય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોનને અણુમાંથી તોડી શકાય છે, વગેરે. અથડામણ દરમિયાન વાયુઓનું આયનીકરણ એ સ્થિતિસ્થાપક અથડામણનું પરિણામ છે.

વાયુઓની વાહકતા માટે, અમુક પરિસ્થિતિઓમાં (ખાસ કરીને, જહાજમાં ગેસના નીચા દબાણ પર), જ્યારે હકારાત્મક આયનો તેના પર પડે છે ત્યારે કેથોડની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડવાનું મહત્વપૂર્ણ છે. આવા દરેક આયન કેથોડમાંથી કેટલાય ઈલેક્ટ્રોન મુક્ત કરી શકે છે, જે તેના દ્વારા ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં મેળવેલી ઉર્જા તેમજ કેથોડ પદાર્થમાંથી ઈલેક્ટ્રોનના કાર્ય કાર્ય પર આધાર રાખે છે. કેથોડમાંથી છૂટેલા ઈલેક્ટ્રોન્સ, જે ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા લેવામાં આવે છે, તે એનોડ તરફ જતા ગેસનું આયનીકરણ કરી શકે છે; વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોનનો આ ક્રમબદ્ધ પ્રવાહ ગેસમાંથી વહેતા કુલ પ્રવાહનો ચોક્કસ (ક્યારેક નોંધપાત્ર) અપૂર્ણાંક બનાવે છે:

જો વાયુઓમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ નાનો હોય અને ગેલ્વેનોમીટર દ્વારા સીધો શોધી શકાતો નથી, તો તેનો આશરો લેવો. પરોક્ષ પદ્ધતિઓ. ખાસ કરીને, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. III.42, દસ અને કરોડો ઓહ્મના ક્રમના પ્રતિકાર સાથેનો રેઝિસ્ટર ગેસ ગેપ સાથે શ્રેણીમાં સર્કિટ સાથે જોડાયેલ છે. આ રેઝિસ્ટરના છેડે સંભવિત તફાવત રચાય છે, જે માપવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, લેમ્પ વોલ્ટમીટર વડે જે આ રેઝિસ્ટરના છેડાને ટૂંકા કરતા નથી. પછી, જાણીને અને માપવાથી, તમે ગેસ દ્વારા વર્તમાન તાકાતની ગણતરી કરી શકો છો, ઉદાહરણ તરીકે, જો , તો

વાયુઓ અને પ્રવાહીમાં વિદ્યુત પ્રવાહ

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ

ચાર્જ કેરિયર્સ: ઇલેક્ટ્રોન, હકારાત્મક આયનો, નકારાત્મક આયનો.

આયનીકરણના પરિણામે ગેસમાં ચાર્જ કેરિયર્સ દેખાય છે: ગેસના ઇરેડિયેશનને કારણે અથવા ગરમ ગેસના કણોની એકબીજા સાથે અથડામણને કારણે.

ઇલેક્ટ્રોન અસર આયનીકરણ.

ઇ - ક્ષેત્ર દિશા;

l એ ગેસના અણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની સતત બે અથડામણ વચ્ચેનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ છે.

A_=eEl\geq W – આયનીકરણ સ્થિતિ

ડબલ્યુ - આયનીકરણ ઊર્જા, એટલે કે. અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા

ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ઝડપથી વધે છે, પરિણામે ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત થાય છે અને પરિણામે, ગેસમાં સ્રાવ થાય છે.

પ્રવાહીમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ

પ્રવાહી તેમજ ઘનડાઇલેક્ટ્રિક્સ, કંડક્ટર અને સેમિકન્ડક્ટર હોઈ શકે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં નિસ્યંદિત પાણીનો સમાવેશ થાય છે, વાહકમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોનો સમાવેશ થાય છે: એસિડ, આલ્કલીસ, ક્ષાર અને પીગળેલી ધાતુઓ. પ્રવાહી સેમિકન્ડક્ટર્સ પીગળેલા સેલેનિયમ અને સલ્ફાઇડ પીગળે છે.

જ્યારે ધ્રુવીય પાણીના અણુઓના વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ ઓગળી જાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓ આયનોમાં વિઘટન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, CuSO_ \rightarrow Cu^ +SO^ _ .

વિયોજનની સાથે એક વિપરીત પ્રક્રિયા છે - પુનઃસંયોજન, એટલે કે તટસ્થ અણુઓમાં વિરોધી ચિહ્નોના આયનોનું સંયોજન.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાં વીજળીના વાહકો આયનો છે. આ વાહકતા કહેવાય છે આયનીય .

જો ઇલેક્ટ્રોડ્સને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન સાથે સ્નાનમાં મૂકવામાં આવે છે અને પ્રવાહ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો નકારાત્મક આયનો હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જશે, અને હકારાત્મક આયનો નકારાત્મક તરફ જશે.

એનોડ (પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ) પર, નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો વધારાના ઇલેક્ટ્રોન (ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા) છોડી દે છે, અને કેથોડ (નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ) પર, હકારાત્મક આયન ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન (ઘટાડાની પ્રતિક્રિયા) મેળવે છે.

વ્યાખ્યા.રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ સાથે સંકળાયેલ ઇલેક્ટ્રોડ પર પદાર્થોને મુક્ત કરવાની પ્રક્રિયાને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ કહેવામાં આવે છે.

ફેરાડેના કાયદા

આઈ. ઇલેક્ટ્રોડ પર છોડવામાં આવતા પદાર્થનો સમૂહ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા વહેતા ચાર્જના સીધા પ્રમાણસર છે:

k એ પદાર્થનો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ છે.

q=I\Delta t , પછી

\frac - પદાર્થના રાસાયણિક સમકક્ષ;

\mu - દાઢ સમૂહ;

પદાર્થોના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ રાસાયણિક રાશિઓના પ્રમાણસર છે.

F - ફેરાડે સતત;

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો એકીકૃત કાયદો

m (ફેરાડેનો પ્રથમ કાયદો) ની અભિવ્યક્તિમાં k ને બદલીને, આપણને મળે છે:

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષનો ભૌતિક અર્થ.

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ ગુણોત્તર સમાનતેના ચાર્જ માટે આયનનો સમૂહ:

મેં જાન્યુઆરીના મધ્યમાં નતાલ્યા લ્વોવના સાથે અભ્યાસ કરવાનું શરૂ કર્યું, તે પછી તરત જ નવા વર્ષની રજાઓ. વર્ગો શરૂ થતાં પહેલાં, ભૌતિકશાસ્ત્રની અજમાયશ પરીક્ષાઓ હતી, તેમજ શાળામાં પરીક્ષાની તૈયારી હતી, પરંતુ પરિણામ 60-70 પોઈન્ટ હતું, જ્યારે મને વિષયમાં ઉત્તમ ગ્રેડ મળ્યા હતા. નતાલ્યા લ્વોવના સાથેના વર્ગો ફળદાયી અને રસપ્રદ હતા; આ શિક્ષક સાથે હું ભૌતિકશાસ્ત્રના મારા જ્ઞાનને વિસ્તૃત કરી શક્યો, તેમજ શાળાના અભ્યાસક્રમને એકીકૃત કરી શક્યો. વસંત સઘન અભ્યાસક્રમો પૂર્ણ કર્યા પછી, મેં મારા પરિણામોમાં વિશ્વાસ રાખીને પરીક્ષામાં પ્રવેશ કર્યો. 85 પોઈન્ટ્સ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, હું 1 તરંગ સાથે ઇચ્છિત યુનિવર્સિટીમાં પ્રવેશ કરી શક્યો. હું ફરી એકવાર શિક્ષકનો આભાર માનું છું જેણે મને મારા ધ્યેયોની નજીક જવા અને સિંગલ પાસ કરવામાં મદદ કરી રાજ્ય પરીક્ષાજરૂરી સ્કોર્સ સાથે, યુનિવર્સિટીમાં નોંધણી કરો અને તમારા ભાવિ વ્યવસાય માટે તાલીમ શરૂ કરો.

નતાલ્યા લ્વોવના એક અદ્ભુત ભૌતિકશાસ્ત્ર શિક્ષક છે જે તમને યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષા માટે સંપૂર્ણ રીતે તૈયાર કરશે.

હું તેની પાસે શૂન્ય જ્ઞાન સાથે આવ્યો નથી, પરંતુ હું તેને સારું કહી શકતો નથી. જો કે મેં જાન્યુઆરીમાં અભ્યાસ કરવાનું શરૂ કર્યું હતું, અમે વધારાના વર્ગોમાં તમામ વિષયોને આવરી લેવાનું વ્યવસ્થાપિત કર્યું.

દરેક વિષયનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને પરીક્ષામાં આવી શકે તેવી તમામ પ્રકારની સમસ્યાઓનું નિરાકરણ કરવામાં આવ્યું હતું.

અને ખરેખર, યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષામાં મને સમસ્યાઓ હલ કરવામાં કોઈ મુશ્કેલી આવી ન હતી અને 94 પોઇન્ટ સાથે પરીક્ષા લખી હતી.

હું આ શિક્ષકની ખૂબ ભલામણ કરું છું!

મારી પુત્રી પોલિનાએ "માનવતાવાદી પૂર્વગ્રહ" સાથે શાળામાં અભ્યાસ કર્યો. પ્રથમ ધોરણથી તેના માટે મુખ્ય વિષયો વિદેશી ભાષાઓ હતા. પરંતુ જ્યારે વ્યવસાય પસંદ કરવાનો પ્રશ્ન ઊભો થયો, ત્યારે પુત્રી પ્રવેશ કરવા માંગતી હતી તકનીકી યુનિવર્સિટી. તે સ્પષ્ટ છે કે શાળા અભ્યાસક્રમ રબર નથી, અને તે આશ્ચર્યજનક નથી કે 8 વાગ્યે શાળાના કલાકો વિદેશી ભાષાઓતેણીને અઠવાડિયામાં માત્ર એક ભૌતિકશાસ્ત્રનો પાઠ હતો. મારે તાત્કાલિક ઉકેલ શોધવો પડ્યો. અમે નસીબદાર હતા - અમને એક અદ્ભુત શિક્ષક મળ્યો.
નતાલ્યા લ્વોવના પોલિનાને પરીક્ષા માટે તૈયાર કરવામાં સંપૂર્ણ રીતે સક્ષમ હતી. અમારી માનવતાવાદી શાળા માટે, ભૌતિકશાસ્ત્રમાં 85 પોઈન્ટ એ ઉત્તમ પરિણામ છે. અમે ખૂબ આભારી છીએ - નતાલ્યા લ્વોવના એક ઉત્તમ શિક્ષક અને સંવેદનશીલ વ્યક્તિ છે. વ્યક્તિગત અભિગમદરેકને પણ જૂથ વર્ગો- આ તે છે જે હું પ્રથમ નોંધવા માંગુ છું. અમે તમારી ડ્રીમ યુનિવર્સિટીમાં પ્રવેશ મેળવવાની આશા રાખીએ છીએ.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, ગેસ એક ડાઇલેક્ટ્રિક છે, એટલે કે. તે તટસ્થ અણુઓ અને પરમાણુઓ ધરાવે છે અને તેમાં વિદ્યુત પ્રવાહના મુક્ત વાહકો નથી.
વાહક ગેસ એ આયનાઇઝ્ડ ગેસ છે. આયોનાઇઝ્ડ ગેસમાં ઇલેક્ટ્રોન-આયન વાહકતા હોય છે.

હવા એ પાવર લાઇન્સ, એર કેપેસિટર્સ અને સંપર્ક સ્વીચોમાં ડાઇલેક્ટ્રિક છે.

જ્યારે વીજળી થાય ત્યારે હવા એ વાહક છે, ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક, જ્યારે વેલ્ડીંગ આર્ક થાય છે.

અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરીને સકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનમાં તટસ્થ અણુઓ અથવા પરમાણુઓનું વિઘટન છે. આયોનાઇઝેશન ત્યારે થાય છે જ્યારે ગેસ ગરમ થાય છે અથવા રેડિયેશન (યુવી, એક્સ-રે, કિરણોત્સર્ગી) ના સંપર્કમાં આવે છે અને ઉચ્ચ ઝડપે અથડામણ દરમિયાન અણુઓ અને પરમાણુઓના વિઘટન દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

- આ આયનાઇઝ્ડ વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ છે.
ચાર્જ કેરિયર ધન આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રના સંપર્કમાં આવે ત્યારે ગેસ-ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ (લેમ્પ્સ) માં ગેસ ડિસ્ચાર્જ જોવા મળે છે.

ચાર્જ થયેલા કણોનું પુનઃસંયોજન

- જો આયનીકરણ બંધ થઈ જાય તો ગેસ વાહક બનવાનું બંધ કરે છે, આ પુનઃસંયોજન (વિરોધી ચાર્જ થયેલા કણોનું પુનઃમિલન) ના પરિણામે થાય છે.

સ્વ-ટકાઉ અને બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ છે.

બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ

- જો ionizer ની ક્રિયા બંધ થઈ જાય, તો સ્રાવ પણ બંધ થઈ જશે.

જ્યારે ડિસ્ચાર્જ સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે આલેખ આડો બને છે. અહીં, ગેસની વિદ્યુત વાહકતા ફક્ત ionizer ની ક્રિયાને કારણે થાય છે.

સ્વ-ટકાઉ ગેસ સ્રાવ

- આ કિસ્સામાં, ઇમ્પેક્ટ આયનાઇઝેશન (= ઇલેક્ટ્રિક શોકનું આયનીકરણ) ના પરિણામે આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનને કારણે બાહ્ય આયનાઇઝર સમાપ્ત થયા પછી પણ ગેસ ડિસ્ચાર્જ ચાલુ રહે છે; ત્યારે થાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત વધે છે (ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત થાય છે).
જ્યારે Ua = Uignition થાય ત્યારે બિન-સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જ સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જમાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે.

ગેસનું વિદ્યુત ભંગાણ

- બિન-સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જને સ્વ-ટકાઉ ગેસમાં સંક્રમણ કરવાની પ્રક્રિયા.

સ્વ-નિર્ભર ગેસ સ્રાવ થાય છે 4 પ્રકાર:

1. સ્મોલ્ડરિંગ - નીચા દબાણે (ઘણા mm Hg સુધી) - ગેસ-લાઇટ ટ્યુબ અને ગેસ લેસરોમાં જોવા મળે છે.
2. સ્પાર્ક - સામાન્ય દબાણ અને ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ પર (વીજળી - વર્તમાન શક્તિ સેંકડો હજારો એમ્પીયર સુધી).
3. કોરોના - બિન-યુનિફોર્મ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં સામાન્ય દબાણ પર (ટીપ પર).
4. આર્ક - ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઓછું વોલ્ટેજ (આર્ક ચેનલમાં ગેસનું તાપમાન -5000-6000 ડિગ્રી સેલ્સિયસ); સ્પોટલાઇટ્સ અને પ્રોજેક્શન ફિલ્મ સાધનોમાં જોવા મળે છે.

આ સ્રાવ અવલોકન કરવામાં આવે છે:

સ્મોલ્ડરિંગ - ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પમાં;
સ્પાર્ક - વીજળીમાં;
કોરોના - ઇલેક્ટ્રીક પ્રિસિપિટેટર્સમાં, ઊર્જા લિકેજ દરમિયાન;
આર્ક - વેલ્ડીંગ દરમિયાન, પારો લેમ્પમાં.

- આ સાથે પદાર્થના એકત્રીકરણની ચોથી સ્થિતિ છે ઉચ્ચ ડિગ્રીપર પરમાણુઓની અથડામણને કારણે આયનીકરણ ઊંચી ઝડપઊંચા તાપમાને; પ્રકૃતિમાં જોવા મળે છે: આયનોસ્ફિયર એ નબળું આયનોઇઝ્ડ પ્લાઝ્મા છે, સૂર્ય સંપૂર્ણ આયનોઇઝ્ડ પ્લાઝ્મા છે; કૃત્રિમ પ્લાઝ્મા - ગેસ-ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સમાં.

નીચા તાપમાન - 100,000K કરતા ઓછા તાપમાને;
ઉચ્ચ તાપમાન - 100,000K ઉપરના તાપમાને.

પ્લાઝ્માના મૂળભૂત ગુણધર્મો:

- ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા
— મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાબાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો સાથે.

તાપમાને

કોઈપણ પદાર્થ પ્લાઝ્મા સ્થિતિમાં હોય છે.

રસપ્રદ વાત એ છે કે બ્રહ્માંડમાં 99% પદાર્થ પ્લાઝ્મા છે.

ગ્રેડ 10-11 માટે "વીજળી" વિષય પરના અન્ય પૃષ્ઠો:

class-fizika.narod.ru

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહના નિયમો

ANO DO સેન્ટર "લોગોસ", ગ્લાઝોવની સત્તાવાર વેબસાઇટ

પાઠ માટે તૈયાર થાઓ

વિવિધ વાતાવરણમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ, ભૌતિકશાસ્ત્ર વિશે થોડું:

વિદ્યુત પ્રવાહ એ વિદ્યુત શુલ્કની કોઈપણ આદેશિત હિલચાલ છે. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થઈ શકે છે વિવિધ પદાર્થોચોક્કસ શરતો હેઠળ. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ઘટના માટેની શરતોમાંની એક એ મફત શુલ્કની હાજરી છે જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધી શકે છે.

તેથી, આ વિભાગમાં આપણે વિવિધ માધ્યમોમાં કયા કણો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વહન કરે છે તે સ્થાપિત કરવાનો પ્રયાસ કરીશું.

ધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ.

ધાતુઓમાં સ્ફટિક જાળીના સ્થળો પર સ્થિત સકારાત્મક ચાર્જ આયનો અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનનો સંગ્રહ હોય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની બહાર, મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુઓની જેમ અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે આદર્શ ગેસ, અને તેથી ક્લાસિકલમાં ગણવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોન સિદ્ધાંતકેવી રીતે ઇલેક્ટ્રોન ગેસ .

બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, ધાતુની અંદર મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલની પ્રકૃતિ બદલાય છે. ઇલેક્ટ્રોન, તેમની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ ચાલુ રાખીને, તે જ સમયે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દળોની દિશામાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.

આથી, ધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહઇલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ છે.

મેટલ કંડક્ટરમાં વર્તમાન તાકાતસૂત્ર દ્વારા નિર્ધારિત:

જ્યાં આઈ- કંડક્ટરમાં વર્તમાન તાકાત, ઇ- ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ મોડ્યુલસ, n 0 - વહન ઇલેક્ટ્રોનની સાંદ્રતા, - ઇલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલની સરેરાશ ગતિ, એસ

વહન પ્રવાહની ઘનતા આંકડાકીય રીતે 1 સે.માં પ્રવાહની દિશામાં લંબરૂપ એકમ સપાટી વિસ્તારમાંથી પસાર થતા ચાર્જ જેટલી છે.

જ્યાં j- વર્તમાન ઘનતા.

મોટાભાગની ધાતુઓમાં, લગભગ દરેક અણુ આયનોઇઝ્ડ હોય છે. અને મોનોવેલેન્ટ મેટલના વહન ઇલેક્ટ્રોનની સાંદ્રતા સમાન છે

જ્યાં એન એ- એવોગાડ્રોનો સતત, એ- અણુ સમૂહધાતુ ρ - ધાતુની ઘનતા,

પછી આપણે શોધીએ છીએ કે એકાગ્રતા 10 28 - 10 29 m -3 ની રેન્જમાં નક્કી થાય છે.

સાંકળના સજાતીય વિભાગ માટે ઓહ્મનો કાયદો:

જ્યાં યુ- વિસ્તારમાં વોલ્ટેજ, આર- વિસ્તારનો પ્રતિકાર.

સજાતીય સાંકળ વિભાગ માટે:

જ્યાં ρ યુ- કંડક્ટરનો ચોક્કસ પ્રતિકાર, એલ -વાહક લંબાઈ, એસ- કંડક્ટરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર.

વાહકની પ્રતિકારકતા તાપમાન પર આધાર રાખે છે અને આ અવલંબન સંબંધ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

જ્યાં ρ ઓ - તાપમાન T = 273K પર મેટલ વાહકની પ્રતિકારકતા, α — પ્રતિકારનો થર્મલ ગુણાંક, ∆T = T - T o -તાપમાન ફેરફાર.

ધાતુઓની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ.

ઓહ્મના કાયદા અનુસાર, કંડક્ટરમાં વર્તમાન તાકાત વોલ્ટેજના સીધા પ્રમાણસર છે. આ અવલંબન સખત રીતે સ્પષ્ટ કરેલ પ્રતિકાર સાથેના વાહક માટે થાય છે ( પ્રતિરોધકો માટે).

ગ્રાફના ઢોળાવની સ્પર્શક વાહકની વાહકતા જેટલી છે. વાહકતાપ્રતિકારનો પારસ્પરિક કહેવાય

પરંતુ ધાતુઓનો પ્રતિકાર તાપમાન પર આધારિત હોવાથી, ધાતુઓની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા રેખીય નથી.

ઉકેલોમાં વિદ્યુત પ્રવાહ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પીગળે છે.

પાણીમાં રહેલા ક્ષાર, ક્ષાર અને એસિડના પરમાણુઓનું વિપરીત ચિહ્નોના આયનોમાં વિઘટન થવાની ઘટના કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન.સડોના પરિણામે આવતા આયનો પ્રવાહીમાં ચાર્જ કેરિયર તરીકે કામ કરે છે અને પ્રવાહી પોતે જ વાહક બની જાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની બહાર, આયનો અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે. બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, આયનો, તેમની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ ચાલુ રાખતા, તે જ સમયે વિદ્યુત ક્ષેત્ર દળોની દિશામાં વિસ્થાપિત થાય છે: કેથોડમાં કેશન, એનોડમાં આયન.

આથી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલો (પીગળે છે) માં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહબંને ચિહ્નોના આયનોની વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત હિલચાલ છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવો એ હંમેશા ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર તેની રચનામાં સમાવિષ્ટ પદાર્થોના પ્રકાશન સાથે હોય છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ .

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની અંદર ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે આયનો પાણીના અણુઓ અને અન્ય આયનો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, એટલે કે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ હલનચલન માટે થોડો પ્રતિકાર કરે છે અને તેથી, પ્રતિકાર ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો વિદ્યુત પ્રતિકાર આયનોની સાંદ્રતા, આયનના ચાર્જની તીવ્રતા અને બંને ચિહ્નોના આયનોની હિલચાલની ગતિ પર આધારિત છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો પ્રતિકાર પણ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં ρ યુ- ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ચોક્કસ પ્રતિકાર, એલ -પ્રવાહી વાહક લંબાઈ, એસપ્રવાહી વાહકનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું તાપમાન વધે છે, તેની સ્નિગ્ધતા ઘટે છે, જે આયન ચળવળની ગતિમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. તે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિકાર ઘટે છે.

1. ઇલેક્ટ્રોડ પર પ્રકાશિત પદાર્થનો સમૂહ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થતા વિદ્યુત ચાર્જના સીધા પ્રમાણસર છે.

જ્યાં m- ઇલેક્ટ્રોડ પર પ્રકાશિત પદાર્થનો સમૂહ, k- ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ, q- ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થતો ચાર્જ.

2. પદાર્થની વિદ્યુત રાસાયણિક સમકક્ષ તેના રાસાયણિક સમકક્ષ માટે સીધા પ્રમાણસર છે.

જ્યાં એમ- પદાર્થનો દાઢ સમૂહ, F-ફેરાડે સતત z- આયનની વેલેન્સી.

ફેરાડે સતતસંખ્યાત્મક રીતે તે ચાર્જ જેટલો હોય છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થતો હોવો જોઈએ જેથી તેમાંથી રાસાયણિક સમકક્ષ સમાન પદાર્થનો સમૂહ છોડવામાં આવે.

ફેરાડેનો સંયુક્ત કાયદો.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ.

મુ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓવાયુઓ તટસ્થ અણુઓ ધરાવે છે અને તેથી તે ડાઇલેક્ટ્રિક છે. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવા માટે ચાર્જ કરેલા કણોની હાજરી જરૂરી હોવાથી, ગેસના અણુઓ આયનોઈઝ્ડ હોવા જોઈએ (અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવામાં આવે છે). પરમાણુઓનું આયનીકરણ કરવા માટે ઊર્જા ખર્ચ કરવી જરૂરી છે - આયનીકરણ ઊર્જા, જેનું પ્રમાણ પદાર્થના પ્રકાર પર આધારિત છે. આમ, આલ્કલી ધાતુના અણુઓ માટે આયનીકરણ ઉર્જા ન્યૂનતમ છે અને નિષ્ક્રિય વાયુઓ માટે મહત્તમ છે.

ગેસને ગરમ કરીને અથવા તેને વિવિધ પ્રકારના કિરણો વડે ઇરેડિયેટ કરીને અણુઓને આયનીકરણ કરી શકાય છે. વધારાની ઉર્જા માટે આભાર, પરમાણુઓની હિલચાલની ગતિ વધે છે, તેમની થર્મલ ગતિની તીવ્રતા વધે છે, અને અથડામણ પર, વ્યક્તિગત પરમાણુઓ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે, હકારાત્મક ચાર્જ આયનોમાં ફેરવાય છે.

ઈલેક્ટ્રોન જે પરમાણુથી અલગ થઈ જાય છે તે તટસ્થ પરમાણુઓમાં જોડાઈ શકે છે, જે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો બનાવે છે.

તેથી, આયનીકરણ દરમિયાન, ત્રણ પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર્સ દેખાય છે: હકારાત્મક આયનો, નકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન.

બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, ચિહ્નો અને ઇલેક્ટ્રોન બંનેના આયનો ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દળોની દિશામાં આગળ વધે છે: કેથોડમાં હકારાત્મક આયનો, નકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન એનોડમાં. તે. વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહવિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ છે.

વાયુઓની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ.

વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની અવલંબન OABC વળાંક દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

OA ગ્રાફના વિભાગમાં, વર્તમાન તાકાત ઓહ્મના કાયદાનું પાલન કરે છે. નીચા વોલ્ટેજ પર, વર્તમાન તાકાત નાની છે, કારણ કે ઓછી ઝડપે ફરતા આયનો ઈલેક્ટ્રોડ સુધી પહોંચ્યા વિના ફરી જોડાય છે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનો વોલ્ટેજ વધે છે તેમ, ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની દિશાત્મક હિલચાલની ઝડપ વધે છે, તેથી મોટાભાગના ચાર્જ થયેલા કણો ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે, અને પરિણામે, વર્તમાન વધે છે.

ચોક્કસ વોલ્ટેજ મૂલ્ય U1 પર, બધા આયનોમાં પર્યાપ્ત વેગ હોય છે અને, પુનઃસંયોજિત કર્યા વિના, ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે. વર્તમાન મહત્તમ શક્ય બને છે અને U 2 મૂલ્યમાં વોલ્ટેજમાં વધુ વધારા પર આધાર રાખતો નથી. આ પ્રવાહ કહેવાય છે સંતૃપ્તિ વર્તમાન, અને ગ્રાફ વિભાગ AB તેને અનુરૂપ છે.

કેટલાક હજાર વોલ્ટના વોલ્ટેજ U 2 પર, પરમાણુઓના આયનીકરણથી ઉદ્ભવતા ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપ અને તેથી તેમની ગતિ ઊર્જા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. અને જ્યારે ગતિ ઊર્જા આયનીકરણ ઊર્જા મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તટસ્થ અણુઓ સાથે અથડાતા ઇલેક્ટ્રોન તેમને આયનીકરણ કરે છે. વધારાના આયનીકરણ ચાર્જ થયેલા કણોની સંખ્યામાં હિમપ્રપાત જેવા વધારા તરફ દોરી જાય છે, અને પરિણામે બાહ્ય આયનાઇઝરના પ્રભાવ વિના વર્તમાનમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે. બાહ્ય ionizer ના પ્રભાવ વિના વિદ્યુત પ્રવાહના પેસેજને કહેવામાં આવે છે સ્વતંત્ર સ્રાવ. આ અવલંબન એસી ગ્રાફના વિભાગ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

શૂન્યાવકાશમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ.

શૂન્યાવકાશમાં કોઈ ચાર્જ થયેલ કણો નથી, અને તેથી તે ડાઇલેક્ટ્રિક છે. તે. અમુક ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ બનાવવી જરૂરી છે જે ચાર્જ થયેલા કણો ઉત્પન્ન કરવામાં મદદ કરશે.

ધાતુઓમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ઓરડાના તાપમાને, તેઓ ધાતુને છોડી શકતા નથી, કારણ કે તેઓ તેમાં સકારાત્મક આયનોમાંથી કુલોમ્બ આકર્ષણના દળો દ્વારા રાખવામાં આવે છે. આ દળોને દૂર કરવા માટે, ઇલેક્ટ્રોનને ચોક્કસ ઉર્જાનો ખર્ચ કરવો જોઈએ, જેને કહેવાય છે કાર્ય કાર્ય. ઊર્જા, મહાન અથવા કામ સમાનપ્રકાશન, જ્યારે મેટલને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન મેળવી શકાય છે.

જ્યારે ધાતુને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગતિ ઊર્જા સાથે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા, વધુ કામબહાર નીકળો, વધે છે, તેથી તે ધાતુની બહાર ઉડે છે વધુઇલેક્ટ્રોન જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે ધાતુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કહેવાય છે થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન. થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન કરવા માટે, પ્રત્યાવર્તન ધાતુ (અગ્નિથી પ્રકાશિત ફિલામેન્ટ) માંથી બનેલા પાતળા વાયર ફિલામેન્ટનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે. વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ ફિલામેન્ટ ગરમ થઈ જાય છે અને તેની સપાટી પરથી ઈલેક્ટ્રોન ઉડી જાય છે. ઉત્સર્જિત ઈલેક્ટ્રોન બે ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં પ્રવેશ કરે છે અને દિશા તરફ આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે, જે વિદ્યુત પ્રવાહ બનાવે છે.

થર્મિઓનિક ઉત્સર્જનની ઘટના ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબના સંચાલનના સિદ્ધાંતને નીચે આપે છે: વેક્યુમ ડાયોડ, વેક્યુમ ટ્રાયોડ.

વેક્યુમ ડાયોડ વેક્યુમ ટ્રાયોડ

વેક્યુમ ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા.

વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની અવલંબન OABC D વળાંક દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે, ત્યારે કેથોડ બને છે હકારાત્મક ચાર્જઅને તેથી પોતાની નજીક ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં, ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન કેથોડ પર ઇલેક્ટ્રોન વાદળ બનાવે છે.

જેમ જેમ એનોડ અને કેથોડ વચ્ચેનો વોલ્ટેજ વધે છે, તેમ એનોડમાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન વહે છે, અને તેથી વર્તમાન વધે છે. આ અવલંબન OAB ગ્રાફના વિભાગ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. વિભાગ AB વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની સીધી અવલંબનને દર્શાવે છે, એટલે કે. વોલ્ટેજ શ્રેણી U 1 - U 2 માં, ઓહ્મનો કાયદો સંતુષ્ટ છે.

વિભાગ BC D માં બિનરેખીય અવલંબન એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે એનોડ તરફ ધસી રહેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા કેથોડમાંથી બહાર નીકળતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા કરતા વધારે છે.

જ્યારે પર્યાપ્ત મહાન મહત્વવોલ્ટેજ U 3 કેથોડમાંથી ઉત્સર્જિત તમામ ઇલેક્ટ્રોન એનોડ સુધી પહોંચે છે, અને વિદ્યુત પ્રવાહ સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે.

તમે તેનો ઉપયોગ ચાર્જ થયેલા કણોના સ્ત્રોત તરીકે પણ કરી શકો છો. કિરણોત્સર્ગી દવાα-કણોનું ઉત્સર્જન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દળોના પ્રભાવ હેઠળ, α-કણો ખસેડશે, એટલે કે. વિદ્યુત પ્રવાહ આવશે.

આમ, શૂન્યાવકાશમાં વિદ્યુત પ્રવાહ કોઈપણ ચાર્જ થયેલા કણો (ઈલેક્ટ્રોન, આયનો) ની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ દ્વારા બનાવી શકાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ.

સેમિકન્ડક્ટર એવા પદાર્થો છે જેની પ્રતિકારકતા વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે અને તે અશુદ્ધિઓની હાજરી અને પ્રકાશમાં થતા ફેરફારો પર આધાર રાખે છે. ઓરડાના તાપમાને વાહકની પ્રતિકારકતા 10 -3 થી 10 7 ઓહ્મ મીટરની રેન્જમાં છે સેમિકન્ડક્ટરના લાક્ષણિક પ્રતિનિધિઓ જર્મેનિયમ અને સિલિકોન સ્ફટિકો છે.

આ સ્ફટિકોમાં, અણુઓ એકબીજા સાથે સહસંયોજક બંધન દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. જ્યારે ગરમ થાય છે સહસંયોજક બંધનવિક્ષેપિત થાય છે, અણુઓ ionized બને છે. આ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને "છિદ્રો" ના દેખાવનું કારણ બને છે - ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન સાથે ખાલી હકારાત્મક સ્થાનો.

આ કિસ્સામાં, પડોશી અણુઓના ઇલેક્ટ્રોન ખાલી સ્થાનો પર કબજો કરી શકે છે, પડોશી અણુમાં "છિદ્ર" બનાવે છે. આમ, માત્ર ઇલેક્ટ્રોન જ નહીં, પણ "છિદ્રો" પણ સ્ફટિકની આસપાસ ફરી શકે છે. જ્યારે આવા સ્ફટિકને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો ક્રમબદ્ધ ગતિમાં આવશે - ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉભો થશે.

શુદ્ધ સ્ફટિકમાં, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સમાન સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન અને "છિદ્રો" દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. અશુદ્ધિઓ વિના સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ અને સમાન સંખ્યામાં "છિદ્રો" ને કારણે વાહકતા કહેવામાં આવે છે. સેમિકન્ડક્ટરની આંતરિક વાહકતા .

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, સેમિકન્ડક્ટરની આંતરિક વાહકતા વધે છે, કારણ કે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને "છિદ્રો" ની સંખ્યા વધે છે.

વાહકની વાહકતા અશુદ્ધિઓની હાજરી પર આધારિત છે. દાતા અને સ્વીકારનારની અશુદ્ધિઓ છે. દાતાની અશુદ્ધિ- ઉચ્ચ વેલેન્સી સાથેની અશુદ્ધિ. ઉદાહરણ તરીકે, ટેટ્રાવેલેન્ટ સિલિકોન માટે દાતાની અશુદ્ધતા પેન્ટાવેલેન્ટ આર્સેનિક છે. ચાર વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનઆર્સેનિક પરમાણુ સહસંયોજક બોન્ડની રચનામાં ભાગ લે છે, અને પાંચમો વહન ઇલેક્ટ્રોન બનશે.

જ્યારે ગરમ થાય છે, સહસંયોજક બંધન તૂટી જાય છે, અને વધારાના વહન ઇલેક્ટ્રોન અને "છિદ્રો" દેખાય છે. તેથી, સ્ફટિકમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા "છિદ્રો" ની સંખ્યા પર પ્રવર્તે છે. આવા વાહકની વાહકતા ઇલેક્ટ્રોનિક છે; n-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર. ઇલેક્ટ્રોન છે મુખ્ય વાહકોચાર્જ, "છિદ્રો" - બિન-કોર .

સ્વીકારનાર મિશ્રણ- ઓછી સંયોજકતા સાથે અશુદ્ધતા. ઉદાહરણ તરીકે, ટેટ્રાવેલેન્ટ સિલિકોન માટે, સ્વીકારનાર અશુદ્ધિ ત્રિસંયોજક ઇન્ડિયમ છે. ઇન્ડિયમ અણુના ત્રણ સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન ત્રણ સિલિકોન અણુઓ સાથે સહસંયોજક બોન્ડ બનાવવામાં સામેલ છે, અને ચોથા અપૂર્ણ સહસંયોજક બોન્ડની જગ્યાએ "છિદ્ર" રચાય છે.

જ્યારે ગરમ થાય છે, સહસંયોજક બંધન તૂટી જાય છે, અને વધારાના વહન ઇલેક્ટ્રોન અને "છિદ્રો" દેખાય છે. તેથી, સ્ફટિકમાં "છિદ્રો" ની સંખ્યા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પર પ્રવર્તે છે. આવા વાહકની વાહકતા છિદ્ર છે, સેમિકન્ડક્ટર છે પી-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર. "છિદ્રો" છે મુખ્ય વાહકોચાર્જ, ઇલેક્ટ્રોન - બિન-કોર .

જ્યારે p-ટાઈપ અને n-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર સીમાની આજુબાજુના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ઈલેક્ટ્રોન n-પ્રદેશથી p-પ્રદેશમાં અને "છિદ્રો" p-પ્રદેશથી n-પ્રદેશમાં ફેલાય છે. આ એક અવરોધ સ્તરની રચનામાં પરિણમે છે જે વધુ પ્રસરણને અટકાવે છે. p-n જંકશન એક-માર્ગી વાહકતા ધરાવે છે.

મુ p-n કનેક્શનવર્તમાન સ્ત્રોતમાં સંક્રમણ જેથી p-પ્રદેશ હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે અને n-પ્રદેશ નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ હોય, સંપર્ક સ્તર દ્વારા મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલ દેખાય છે. આ જોડાણ પદ્ધતિને ફોરવર્ડ કનેક્શન કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે p-n જંકશન વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ હોય છે જેથી p- પ્રદેશ નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે અને n- પ્રદેશ હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ હોય, ત્યારે અવરોધિત સ્તરની જાડાઈ વધે છે અને સંપર્ક દ્વારા બહુમતી ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલ થાય છે. સ્તર અટકે છે, પરંતુ લઘુમતી શુલ્કની હિલચાલ સંપર્ક સ્તર દ્વારા થઈ શકે છે. આ જોડાણ પદ્ધતિને રિવર્સ કનેક્શન કહેવામાં આવે છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડના સંચાલનનો સિદ્ધાંત p-n જંકશનની એક-માર્ગી વાહકતાની મિલકત પર આધારિત છે. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડનો મુખ્ય ઉપયોગ વર્તમાન રેક્ટિફાયર છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા.

વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની અવલંબન AOB વળાંક દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

OB શાખા વર્તમાનની પસાર થતી દિશાને અનુલક્ષે છે, જ્યારે મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સ દ્વારા વર્તમાન બનાવવામાં આવે છે, અને જેમ જેમ વોલ્ટેજ વધે છે તેમ તેમ વર્તમાન શક્તિ વધે છે. AO શાખા લઘુમતી ચાર્જ કેરિયર્સ દ્વારા બનાવેલ વર્તમાનને અનુરૂપ છે, અને વર્તમાન મૂલ્યો નાના છે.

પ્રકૃતિમાં કોઈ સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક નથી. કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ - ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના વાહકો - એટલે કે, વર્તમાન, કોઈપણ વાતાવરણમાં થઈ શકે છે, પરંતુ આ જરૂરી છે ખાસ શરતો. અમે અહીં કેવી રીતે જોઈશું વિદ્યુત ઘટનાવાયુઓમાં અને કેવી રીતે ગેસને ખૂબ જ સારા ડાઇલેક્ટ્રિકમાંથી ખૂબ સારા વાહકમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. અમને તે પરિસ્થિતિઓમાં રસ હશે જેમાં વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ થાય છે, તેમજ તે કઈ લાક્ષણિકતાઓમાં દર્શાવવામાં આવે છે.

વાયુઓના વિદ્યુત ગુણધર્મો

ડાઇલેક્ટ્રિક એ એક પદાર્થ (માધ્યમ) છે જેમાં કણોની સાંદ્રતા - મફત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કેરિયર્સ - કોઈપણ સુધી પહોંચતું નથી નોંધપાત્ર મૂલ્ય, જેના પરિણામે વાહકતા નહિવત્ છે. બધા વાયુઓ સારા ડાઇલેક્ટ્રિક છે. તેમની અવાહક ગુણધર્મો દરેક જગ્યાએ વપરાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોઈપણ સ્વીચમાં, સર્કિટ ખુલે છે જ્યારે સંપર્કોને એવી સ્થિતિમાં લાવવામાં આવે છે કે તેમની વચ્ચે હવાનું અંતર બને છે. પાવર લાઇનમાં વાયર પણ હવાના સ્તર દ્વારા એકબીજાથી ઇન્સ્યુલેટેડ હોય છે.

કોઈપણ ગેસનું માળખાકીય એકમ પરમાણુ છે. તે સમાવે છે અણુ ન્યુક્લીઅને ઇલેક્ટ્રોન વાદળો, એટલે કે, તે અવકાશમાં અમુક રીતે વિતરિત વિદ્યુત શુલ્કનો સંગ્રહ છે. તેની રચનાની વિશિષ્ટતાને લીધે, બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ગેસ પરમાણુનું ધ્રુવીકરણ થઈ શકે છે. મોટા ભાગના પરમાણુઓ કે જે ગેસ બનાવે છે તે સામાન્ય સ્થિતિમાં વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે, કારણ કે તેમાં રહેલા ચાર્જ એકબીજાને રદ કરે છે.

જો ગેસ પર વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, તો અણુઓ દ્વિધ્રુવ અભિગમ અપનાવશે, એક અવકાશી સ્થાન ધરાવે છે જે ક્ષેત્રની અસરને વળતર આપે છે. કુલોમ્બ દળોના પ્રભાવ હેઠળ, ગેસમાં હાજર ચાર્જ થયેલા કણો ખસેડવાનું શરૂ કરશે: હકારાત્મક આયનો - કેથોડ તરફ, નકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન - એનોડ તરફ. જો કે, જો ફીલ્ડમાં અપૂરતી ક્ષમતા હોય, તો ચાર્જનો એક નિર્દેશિત પ્રવાહ ઉભો થતો નથી, અને તેના બદલે વ્યક્તિ વ્યક્તિગત પ્રવાહો વિશે વાત કરી શકે છે, એટલા નબળા કે તેમની ઉપેક્ષા કરવી જોઈએ. ગેસ ડાઇલેક્ટ્રિકની જેમ વર્તે છે.

આમ, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટના માટે, ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની ઊંચી સાંદ્રતા અને ક્ષેત્રની હાજરી જરૂરી છે.

આયનીકરણ

ગેસમાં ફ્રી ચાર્જની સંખ્યામાં હિમપ્રપાત જેવી વૃદ્ધિની પ્રક્રિયાને આયનીકરણ કહેવામાં આવે છે. તદનુસાર, જે ગેસમાં છે નોંધપાત્ર રકમચાર્જ થયેલા કણોને આયનાઇઝ્ડ કહેવામાં આવે છે. તે આવા વાયુઓમાં છે કે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવવામાં આવે છે.

આયનીકરણ પ્રક્રિયા પરમાણુઓની તટસ્થતાના ઉલ્લંઘન સાથે સંકળાયેલી છે. ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવાને કારણે, પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવાથી હકારાત્મક આયનો ઉત્પન્ન થાય છે નકારાત્મક આયન. વધુમાં, આયનાઇઝ્ડ ગેસમાં ઘણા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ધન આયનો અને ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રોન વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ દરમિયાન મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર છે.

આયનીકરણ ત્યારે થાય છે જ્યારે કણને ચોક્કસ માત્રામાં ઊર્જા આપવામાં આવે છે. આમ, પરમાણુમાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન, આ ઊર્જા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, પરમાણુ છોડી શકે છે. તટસ્થ સાથે ચાર્જ થયેલા કણોની પરસ્પર અથડામણ નવા ઈલેક્ટ્રોનને પછાડી દેવા તરફ દોરી જાય છે, અને પ્રક્રિયા હિમપ્રપાત જેવું પાત્ર લે છે. કણોની ગતિ ઊર્જા પણ વધે છે, જે આયનીકરણને મોટા પ્રમાણમાં પ્રોત્સાહન આપે છે.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહને ઉત્તેજિત કરવા માટે ખર્ચવામાં આવતી ઊર્જા ક્યાંથી આવે છે? વાયુઓનું આયનીકરણ ઘણા ઉર્જા સ્ત્રોતો ધરાવે છે, જે મુજબ તેના પ્રકારોને સામાન્ય રીતે નામ આપવામાં આવે છે.

1. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા આયનીકરણ. આ કિસ્સામાં સંભવિત ઊર્જાક્ષેત્રો કણોની ગતિ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
2. થર્મલ આયનીકરણ. તાપમાનમાં વધારો પણ રચના તરફ દોરી જાય છે મોટી માત્રામાંમફત શુલ્ક.
3. ફોટોયોનાઇઝેશન. સાર આ પ્રક્રિયાતે ક્વોન્ટા ઇલેક્ટ્રોનને ઊર્જા આપે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન- ફોટોન, જો તેમની પાસે પૂરતી ઊંચી આવર્તન હોય (અલ્ટ્રાવાયોલેટ, એક્સ-રે, ગામા ક્વોન્ટા).
4. અથડાતા કણોની ગતિ ઊર્જાના ઇલેક્ટ્રોન વિભાજનની ઊર્જામાં રૂપાંતરથી અસર આયનીકરણ થાય છે. થર્મલ આયનીકરણની સાથે, તે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહના ઉત્તેજનામાં મુખ્ય પરિબળ તરીકે સેવા આપે છે.

દરેક ગેસ ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ મૂલ્ય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - સંભવિત અવરોધને દૂર કરીને, પરમાણુથી દૂર થવા માટે ઇલેક્ટ્રોન માટે જરૂરી આયનીકરણ ઊર્જા. પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન માટે આ મૂલ્ય કેટલાક વોલ્ટથી બે દસ વોલ્ટ સુધીની છે; પરમાણુમાંથી આગળના ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે, વધુ ઊર્જાની જરૂર છે, વગેરે.

તે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે વાયુમાં આયનીકરણ સાથે, વિપરીત પ્રક્રિયા થાય છે - પુનઃસંયોજન, એટલે કે, કુલોમ્બ આકર્ષક દળોના પ્રભાવ હેઠળ તટસ્થ અણુઓની પુનઃસ્થાપના.

ગેસ ડિસ્ચાર્જ અને તેના પ્રકારો

તેથી, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ તેમના પર લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ કરેલા કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલને કારણે થાય છે. આવા શુલ્કની હાજરી, બદલામાં, વિવિધ આયનીકરણ પરિબળોને કારણે શક્ય છે.

આમ, થર્મલ આયનાઇઝેશનને નોંધપાત્ર તાપમાનની જરૂર છે, પરંતુ કેટલાક કારણે ખુલ્લી જ્યોત રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓઆયનીકરણને પ્રોત્સાહન આપે છે. જ્યોતની હાજરીમાં પ્રમાણમાં નીચા તાપમાને પણ, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહનો દેખાવ નોંધવામાં આવે છે, અને ગેસ વાહકતા સાથે પ્રયોગ આને ચકાસવાનું સરળ બનાવે છે. ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચે બર્નર અથવા મીણબત્તીની જ્યોત મૂકવી જરૂરી છે. કેપેસિટરમાં એર ગેપને કારણે જે સર્કિટ અગાઉ ખુલ્લી હતી તે બંધ થઈ જશે. સર્કિટ સાથે જોડાયેલ ગેલ્વેનોમીટર વર્તમાનની હાજરી સૂચવે છે.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહને ગેસ ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. તે ધ્યાનમાં રાખવું આવશ્યક છે કે ડિસ્ચાર્જ સ્થિરતા જાળવવા માટે, આયનાઇઝરની ક્રિયા સતત હોવી જોઈએ, કારણ કે સતત પુનઃસંયોજનને લીધે ગેસ તેના વિદ્યુત વાહક ગુણધર્મો ગુમાવે છે. વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહના કેટલાક વાહકો - આયનો - ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર તટસ્થ થાય છે, અન્ય - ઇલેક્ટ્રોન - જ્યારે તેઓ એનોડ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તેઓ ક્ષેત્રના સ્ત્રોતના "પ્લસ" તરફ નિર્દેશિત થાય છે. જો આયનાઇઝિંગ પરિબળ કાર્ય કરવાનું બંધ કરે છે, તો ગેસ તરત જ ફરીથી ડાઇલેક્ટ્રિક બની જશે અને પ્રવાહ બંધ થઈ જશે. બાહ્ય આયનાઇઝરની ક્રિયા પર આધારિત આવા પ્રવાહને બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ કહેવામાં આવે છે.

વાયુઓ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવાની વિશિષ્ટતાઓ વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની વિશિષ્ટ અવલંબન દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે - વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા.

ચાલો વર્તમાન-વોલ્ટેજ અવલંબનના ગ્રાફ પર ગેસ ડિસ્ચાર્જના વિકાસને ધ્યાનમાં લઈએ. જ્યારે વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય U 1 સુધી વધે છે, ત્યારે વર્તમાન તેના પ્રમાણમાં વધે છે, એટલે કે, ઓહ્મનો નિયમ સંતુષ્ટ થાય છે. ગતિ ઊર્જા વધે છે, અને તેથી ગેસમાં ચાર્જની ઝડપ વધે છે, અને આ પ્રક્રિયા પુનઃસંયોજન કરતાં આગળ વધે છે. યુ 1 થી યુ 2 સુધીના વોલ્ટેજ મૂલ્યો પર, આ સંબંધનું ઉલ્લંઘન થાય છે; જ્યારે U2 પહોંચી જાય છે, ત્યારે બધા ચાર્જ કેરિયર્સ ફરીથી સંયોજિત કરવા માટે સમય વિના ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે. બધા મફત શુલ્કનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો વર્તમાનમાં વધારો તરફ દોરી જતો નથી. ચાર્જની આ પ્રકારની હિલચાલને સંતૃપ્તિ વર્તમાન કહેવામાં આવે છે. આમ, આપણે કહી શકીએ કે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પણ વિવિધ શક્તિઓના વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં આયનાઈઝ્ડ ગેસના વર્તનની વિચિત્રતાને કારણે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં સંભવિત તફાવત ચોક્કસ મૂલ્ય U 3 સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ગેસના હિમપ્રપાત જેવા આયનીકરણ માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર માટે વોલ્ટેજ પર્યાપ્ત બને છે. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા પરમાણુઓના પ્રભાવ આયનીકરણ માટે પહેલેથી જ પૂરતી છે. મોટા ભાગના વાયુઓમાં તેમની ઝડપ લગભગ 2000 કિમી/સેકંડ અને વધુ છે (તે અંદાજિત સૂત્ર v=600 Ui નો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે, જ્યાં Ui એ આયનીકરણ સંભવિત છે). આ ક્ષણે, ગેસ ભંગાણ થાય છે અને કારણે વર્તમાનમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે આંતરિક સ્ત્રોતઆયનીકરણ તેથી, આવા સ્રાવને સ્વતંત્ર કહેવામાં આવે છે.

આ કિસ્સામાં બાહ્ય ionizer ની હાજરી હવે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ જાળવવામાં ભૂમિકા ભજવશે નહીં. માં સ્વતંત્ર સ્રાવ વિવિધ શરતોઅને વિદ્યુત ક્ષેત્રના સ્ત્રોતની વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ સાથે, તેમાં કેટલીક વિશેષતાઓ હોઈ શકે છે. ગ્લો, સ્પાર્ક, આર્ક અને કોરોના જેવા સ્વ-ડિસ્ચાર્જના પ્રકારો છે. અમે આ દરેક પ્રકારો માટે સંક્ષિપ્તમાં, વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કેવી રીતે વર્તે છે તે જોઈશું.

100 (અથવા તેનાથી પણ ઓછા) થી 1000 વોલ્ટનો સંભવિત તફાવત સ્વ-ડિસ્ચાર્જ શરૂ કરવા માટે પૂરતો છે. તેથી, ગ્લો ડિસ્ચાર્જ, જે નીચા વર્તમાન મૂલ્ય (10 -5 A થી 1 A સુધી) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, પારાના થોડા મિલીમીટરથી વધુના દબાણ પર થાય છે.

દુર્લભ ગેસ અને ઠંડા ઇલેક્ટ્રોડ સાથેની ટ્યુબમાં, ગ્લો ડિસ્ચાર્જ જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પાતળી ચમકતી દોરી જેવો દેખાય છે. જો તમે ટ્યુબમાંથી ગેસ પંપ કરવાનું ચાલુ રાખશો, તો દોરી ધોવાઇ જશે, અને મિલીમીટરના દસમા ભાગના દબાણ પર, ગ્લો લગભગ સંપૂર્ણ રીતે ટ્યુબને ભરે છે. કેથોડની નજીક કોઈ ગ્લો નથી - કહેવાતા ડાર્ક કેથોડ જગ્યામાં. બાકીનાને હકારાત્મક કૉલમ કહેવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, સ્રાવના અસ્તિત્વને સુનિશ્ચિત કરતી મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ શ્યામ કેથોડ જગ્યામાં અને તેની નજીકના વિસ્તારમાં ચોક્કસપણે સ્થાનીકૃત છે. અહીં, ચાર્જ્ડ ગેસ કણો ઝડપી થાય છે, કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડે છે.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જમાં, આયનીકરણનું કારણ કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન છે. કેથોડ દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન ગેસના પરમાણુઓનું અસર આયનીકરણ ઉત્પન્ન કરે છે, પરિણામી હકારાત્મક આયનો કેથોડમાંથી ગૌણ ઉત્સર્જનનું કારણ બને છે, વગેરે. સકારાત્મક સ્તંભની ગ્લો મુખ્યત્વે ઉત્તેજિત ગેસના અણુઓ દ્વારા ફોટોન છોડવાને કારણે છે, અને વિવિધ વાયુઓ ચોક્કસ રંગની ગ્લો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. હકારાત્મક કૉલમ માત્ર એક વિભાગ તરીકે ગ્લો ડિસ્ચાર્જની રચનામાં ભાગ લે છે ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ. જો તમે ઇલેક્ટ્રોડ્સને નજીક લાવો છો, તો તમે સકારાત્મક સ્તંભને અદૃશ્ય કરી શકો છો, પરંતુ સ્રાવ બંધ થશે નહીં. જો કે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના અંતરમાં વધુ ઘટાડા સાથે, ગ્લો ડિસ્ચાર્જ અસ્તિત્વમાં નથી.

એ નોંધવું જોઇએ કે માટે આ પ્રકારનાવાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ, કેટલીક પ્રક્રિયાઓનું ભૌતિકશાસ્ત્ર હજુ સુધી સંપૂર્ણ રીતે સ્પષ્ટ થયું નથી. ઉદાહરણ તરીકે, સ્રાવમાં ભાગ લેતી કેથોડ સપાટી પરના પ્રદેશને વિસ્તારવા માટે વર્તમાનમાં વધારો કરવા માટેના દળોની પ્રકૃતિ અસ્પષ્ટ રહે છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ

સ્પાર્ક બ્રેકડાઉન સ્પંદિત પ્રકૃતિ ધરાવે છે. તે સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણની નજીકના દબાણ પર થાય છે, એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોતની શક્તિ સ્થિર સ્રાવ જાળવવા માટે અપૂરતી હોય છે. ક્ષેત્રની તાકાત ઊંચી છે અને 3 MV/m સુધી પહોંચી શકે છે. ઘટના લાક્ષણિકતા છે તીવ્ર વધારોગેસમાં વિદ્યુત પ્રવાહને ડિસ્ચાર્જ કરો, તે જ સમયે વોલ્ટેજ ખૂબ જ ઝડપથી ઘટી જાય છે અને ડિસ્ચાર્જ અટકે છે. પછી સંભવિત તફાવત ફરીથી વધે છે, અને સમગ્ર પ્રક્રિયા પુનરાવર્તિત થાય છે.

આ પ્રકારના સ્રાવ સાથે, ટૂંકા ગાળાની સ્પાર્ક ચેનલો રચાય છે, જેનો વિકાસ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના કોઈપણ બિંદુથી શરૂ થઈ શકે છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે જ્યાં તે હાલમાં કેન્દ્રિત છે ત્યાં અસર આયનીકરણ રેન્ડમ રીતે થાય છે સૌથી મોટી સંખ્યાઆયનો સ્પાર્ક ચેનલની નજીક, ગેસ ઝડપથી ગરમ થાય છે અને અનુભવાય છે થર્મલ વિસ્તરણ, કારણ એકોસ્ટિક તરંગો. તેથી, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જની સાથે કર્કશ અવાજ, તેમજ ગરમી અને તેજસ્વી ગ્લોનું પ્રકાશન થાય છે. હિમપ્રપાત આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓ સ્પાર્ક ચેનલમાં ઉત્પન્ન થાય છે ઉચ્ચ દબાણઅને તાપમાન 10 હજાર ડિગ્રી અને તેથી વધુ.

કુદરતી સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનું સૌથી આકર્ષક ઉદાહરણ વીજળી છે. મુખ્ય લાઈટનિંગ સ્પાર્ક ચેનલનો વ્યાસ થોડા સેન્ટિમીટરથી 4 મીટર સુધીનો હોઈ શકે છે અને ચેનલની લંબાઈ 10 કિમી સુધી પહોંચી શકે છે. વર્તમાન શક્તિ 500 હજાર એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે, અને વીજળીના વાદળ અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત એક અબજ વોલ્ટ સુધી પહોંચે છે.

સૌથી લાંબી વીજળી, 321 કિમી લાંબી, 2007 માં ઓક્લાહોમા, યુએસએમાં જોવા મળી હતી. સૌથી લાંબી અવધિનો રેકોર્ડ ધારક 2012 માં ફ્રેન્ચ આલ્પ્સમાં વીજળીનો રેકોર્ડ હતો - તે 7.7 સેકન્ડથી વધુ ચાલ્યો હતો. જ્યારે વીજળી ત્રાટકે છે, ત્યારે હવા 30 હજાર ડિગ્રી સુધી ગરમ થઈ શકે છે, જે સૂર્યની દૃશ્યમાન સપાટીના તાપમાન કરતાં 6 ગણી વધારે છે.

એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોતની શક્તિ પૂરતી ઊંચી હોય છે, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં વિકસે છે.

આ પ્રકારનું સ્વ-ડિસ્ચાર્જ ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા અને નીચા (ગ્લો ડિસ્ચાર્જ કરતાં ઓછું) વોલ્ટેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સની નજીક હોવાને કારણે બ્રેકડાઉનનું અંતર ઓછું છે. ડિસ્ચાર્જ કેથોડ સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્સર્જન દ્વારા શરૂ થાય છે (ધાતુના અણુઓ માટે ગેસના પરમાણુઓની તુલનામાં આયનીકરણની સંભાવના ઓછી છે). બ્રેકડાઉન દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં આવે છે જેના હેઠળ ગેસ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે, અને સર્કિટ બંધ કરીને સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ થાય છે. જો વોલ્ટેજ સ્ત્રોતની શક્તિ પૂરતી ઊંચી હોય, તો સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક આર્કમાં ફેરવાય છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન આયનીકરણ લગભગ 100% સુધી પહોંચે છે, વર્તમાન ખૂબ જ વધારે છે અને તે 10 થી 100 એમ્પીયર સુધીની હોઈ શકે છે. વાતાવરણીય દબાણ પર, ચાપ 5-6 હજાર ડિગ્રી સુધી ગરમ થઈ શકે છે, અને કેથોડ - 3 હજાર ડિગ્રી સુધી, જે તેની સપાટીથી તીવ્ર થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન તરફ દોરી જાય છે. ઇલેક્ટ્રોન સાથે એનોડનો બોમ્બાર્ડમેન્ટ આંશિક વિનાશ તરફ દોરી જાય છે: તેના પર ડિપ્રેશન રચાય છે - લગભગ 4000 °C તાપમાન સાથેનું ખાડો. દબાણમાં વધારો તાપમાનમાં પણ વધુ વધારો કરે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડ્સ અલગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આર્ક ડિસ્ચાર્જ ચોક્કસ અંતર સુધી સ્થિર રહે છે, જે વિદ્યુત ઉપકરણોના તે વિસ્તારોમાં તેનો સામનો કરવાનું શક્ય બનાવે છે જ્યાં તે સંપર્કોના કાટ અને બર્નઆઉટને કારણે નુકસાનકારક છે. આ ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ અને સર્કિટ બ્રેકર્સ, કોન્ટેક્ટર્સ અને અન્ય જેવા ઉપકરણો છે. જ્યારે સંપર્કો ખુલે છે ત્યારે ચાપનો સામનો કરવાની પદ્ધતિઓમાંની એક ચાપ વિસ્તરણના સિદ્ધાંત પર આધારિત આર્ક સપ્રેશન ચેમ્બરનો ઉપયોગ છે. અન્ય ઘણી પદ્ધતિઓનો પણ ઉપયોગ થાય છે: સંપર્કોને બાયપાસ કરીને, ઉચ્ચ આયનીકરણ સંભવિતતા ધરાવતી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને, વગેરે.

કોરોના સ્રાવનો વિકાસ સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર તીવ્રપણે થાય છે અસંગત ક્ષેત્રોમોટી સપાટી વક્રતા સાથે ઇલેક્ટ્રોડ્સ માટે. આ સ્પાયર્સ, માસ્ટ, વાયર હોઈ શકે છે, વિવિધ તત્વોઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો ધરાવે છે જટિલ આકાર, અને માનવ વાળ પણ. આવા ઇલેક્ટ્રોડને કોરોના ઇલેક્ટ્રોડ કહેવામાં આવે છે. આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓ અને, તે મુજબ, ગેસ ગ્લો તેની નજીક જ થાય છે.

કેથોડ (નકારાત્મક કોરોના) પર જ્યારે આયનોથી બોમ્બમારો કરવામાં આવે ત્યારે અને ફોટોયોનાઇઝેશનના પરિણામે એનોડ (પોઝિટિવ કોરોના) બંને પર કોરોના બની શકે છે. નકારાત્મક કોરોના, જેમાં થર્મલ ઉત્સર્જનના પરિણામે આયનીકરણ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોડથી દૂર નિર્દેશિત થાય છે, તે એક સમાન ગ્લો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સકારાત્મક કોરોનામાં, સ્ટ્રીમર્સ અવલોકન કરી શકાય છે - તૂટેલી ગોઠવણીની તેજસ્વી રેખાઓ જે સ્પાર્ક ચેનલોમાં ફેરવી શકે છે.

માં કોરોના ડિસ્ચાર્જનું ઉદાહરણ કુદરતી પરિસ્થિતિઓઊંચા માસ્ટ્સ, ટ્રીટોપ્સ અને તેથી વધુની ટીપ્સ પર થાય છે. તેઓ વાતાવરણમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ પર રચાય છે, ઘણીવાર વાવાઝોડા પહેલા અથવા બરફવર્ષા દરમિયાન. વધુમાં, તેઓ વાદળમાં ફસાયેલા એરક્રાફ્ટની ત્વચા પર રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા. જ્વાળામુખીની રાખ.

પાવર લાઇનના વાયરો પર કોરોના ડિસ્ચાર્જ થવાથી વીજળીનું નોંધપાત્ર નુકસાન થાય છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર, કોરોના ડિસ્ચાર્જ આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં ફેરવાઈ શકે છે. તેઓ તેની સાથે લડી રહ્યા છે વિવિધ રીતે, ઉદાહરણ તરીકે, વાહકની વક્રતાની ત્રિજ્યા વધારીને.

વાયુઓ અને પ્લાઝ્મામાં વિદ્યુત પ્રવાહ

સંપૂર્ણ અથવા આંશિક રીતે આયોનાઇઝ્ડ ગેસને પ્લાઝ્મા કહેવામાં આવે છે અને તેને ચોથો ગણવામાં આવે છે એકત્રીકરણની સ્થિતિપદાર્થો સામાન્ય રીતે, પ્લાઝ્મા ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે, કારણ કે તેના ઘટક કણોનો કુલ ચાર્જ શૂન્ય છે. આ તેને ઇલેક્ટ્રોન બીમ જેવી અન્ય ચાર્જ થયેલ કણ સિસ્ટમોથી અલગ પાડે છે.

કુદરતી પરિસ્થિતિઓમાં, પ્લાઝ્મા રચાય છે, એક નિયમ તરીકે, ઉચ્ચ તાપમાને ગેસ પરમાણુઓની અથડામણને કારણે ઊંચી ઝડપે. બ્રહ્માંડમાં બેરિયોનિક દ્રવ્યની જબરજસ્ત બહુમતી પ્લાઝ્માની સ્થિતિમાં છે. આ તારાઓ છે, ઇન્ટરસ્ટેલર મેટરનો એક ભાગ, ઇન્ટરગેલેક્ટિક ગેસ. પૃથ્વીનું આયનોસ્ફિયર પણ દુર્લભ, નબળું આયનીકરણ પ્લાઝ્મા છે.

આયનીકરણની ડિગ્રી એ પ્લાઝ્માની એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે - તેના વાહક ગુણધર્મો તેના પર નિર્ભર છે. આયનોઇઝેશનની ડિગ્રીને ionized અણુઓની સંખ્યાના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે કુલ સંખ્યાએકમ વોલ્યુમ દીઠ અણુઓ. પ્લાઝ્મા જેટલું વધુ આયનોઈઝ્ડ છે, તેની વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે. વધુમાં, તે ઉચ્ચ ગતિશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

તેથી, આપણે જોઈએ છીએ કે ડિસ્ચાર્જ ચેનલની અંદર વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરતા વાયુઓ પ્લાઝમા સિવાય બીજું કંઈ નથી. આમ, ગ્લો અને કોરોના ડિસ્ચાર્જ કોલ્ડ પ્લાઝ્માનાં ઉદાહરણો છે; લાઈટનિંગ સ્પાર્ક ચેનલ અથવા ઈલેક્ટ્રિક આર્ક એ ગરમ, લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનાઈઝ્ડ પ્લાઝ્માના ઉદાહરણો છે.

ધાતુઓ, પ્રવાહી અને વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ - તફાવતો અને સમાનતા

ચાલો અન્ય માધ્યમોમાં વર્તમાનના ગુણધર્મોની તુલનામાં ગેસ ડિસ્ચાર્જની લાક્ષણિકતા દર્શાવતી વિશેષતાઓને ધ્યાનમાં લઈએ.

ધાતુઓમાં, વર્તમાન એ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત હિલચાલ છે, જે રાસાયણિક ફેરફારોને લાગુ પાડતી નથી. આ પ્રકારના વાહકને પ્રથમ પ્રકારના વાહક કહેવામાં આવે છે; તેમાં ધાતુઓ અને એલોય ઉપરાંત કોલસો, કેટલાક ક્ષાર અને ઓક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે. તેઓ ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતા દ્વારા અલગ પડે છે.

બીજા પ્રકારના વાહક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે, એટલે કે, આલ્કલી, એસિડ અને ક્ષારના પ્રવાહી જલીય દ્રાવણ. વર્તમાન પસાર સાથે સંકળાયેલ છે રાસાયણિક ફેરફારઇલેક્ટ્રોલાઇટ - ઇલેક્ટ્રોલિસિસ. પાણીમાં ઓગળેલા પદાર્થના આયન, સંભવિત તફાવતના પ્રભાવ હેઠળ, અંદર જાય છે વિરુદ્ધ બાજુઓ: હકારાત્મક કેશન - કેથોડ માટે, નકારાત્મક આયન - એનોડ માટે. પ્રક્રિયા ગેસના પ્રકાશન અથવા કેથોડ પર ધાતુના સ્તરના જુબાની સાથે છે. બીજા પ્રકારનાં વાહક આયનીય વાહકતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

વાયુઓની વાહકતા માટે, તે, પ્રથમ, અસ્થાયી છે, અને બીજું, તે દરેક સાથે સમાનતા અને તફાવતના ચિહ્નો ધરાવે છે. આમ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને વાયુઓ બંનેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ એ વિરોધી ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ નિર્દેશિત વિપરીત ચાર્જ કણોનો પ્રવાહ છે. જો કે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સંપૂર્ણપણે આયનીય વાહકતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, ગેસ સ્રાવમાં, ઇલેક્ટ્રોનિક અને આયનીય પ્રકારની વાહકતાના સંયોજન સાથે, અગ્રણી ભૂમિકા ઇલેક્ટ્રોનની છે. પ્રવાહી અને વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ વચ્ચેનો બીજો તફાવત આયનીકરણની પ્રકૃતિ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં, ઓગળેલા સંયોજનના અણુઓ પાણીમાં વિસર્જન કરે છે, પરંતુ ગેસમાં, પરમાણુઓ તૂટી પડતા નથી, પરંતુ માત્ર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે. તેથી, ગેસ ડિસ્ચાર્જ, ધાતુઓમાં વર્તમાનની જેમ, રાસાયણિક ફેરફારો સાથે સંકળાયેલ નથી.

પ્રવાહી અને વાયુઓમાં વર્તમાન પણ અલગ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની વાહકતા સામાન્ય રીતે ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરે છે, પરંતુ ગેસ ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન તે જોવા મળતું નથી. વાયુઓની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા ઘણી વધુ છે જટિલ પાત્ર, પ્લાઝ્માના ગુણધર્મો સાથે સંકળાયેલ છે.

તે સામાન્ય અને ઉલ્લેખ વર્થ છે વિશિષ્ટ લક્ષણોવાયુઓમાં અને શૂન્યાવકાશમાં વિદ્યુત પ્રવાહ. વેક્યુમ એ લગભગ સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક છે. "લગભગ" - કારણ કે શૂન્યાવકાશમાં, મફત ચાર્જ કેરિયર્સની ગેરહાજરી (વધુ ચોક્કસ રીતે, અત્યંત ઓછી સાંદ્રતા) હોવા છતાં, વર્તમાન પણ શક્ય છે. પરંતુ સંભવિત વાહકો પહેલેથી જ ગેસમાં હાજર છે; ચાર્જ કેરિયર્સને પદાર્થમાંથી વેક્યૂમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. એક નિયમ તરીકે, આ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જનની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે જ્યારે કેથોડ ગરમ થાય છે (થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન). પરંતુ વિવિધ પ્રકારના ગેસ ડિસ્ચાર્જમાં, ઉત્સર્જન, જેમ આપણે જોયું તેમ, ભૂમિકા ભજવે છે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા.

ટેકનોલોજીમાં ગેસ ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ

વિશે હાનિકારક અસરોઅમુક કેટેગરીઓ ઉપર સંક્ષિપ્તમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે. હવે ચાલો ધ્યાન આપીએ કે તેઓ ઉદ્યોગમાં અને રોજિંદા જીવનમાં જે લાભો લાવે છે.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ (વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર્સ) અને કોટિંગ તકનીકમાં થાય છે (કેથોડ કાટની ઘટના પર આધારિત કેથોડ સ્પુટરિંગ પદ્ધતિ). ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં તેનો ઉપયોગ આયન અને ઇલેક્ટ્રોન બીમ બનાવવા માટે થાય છે. ગ્લો ડિસ્ચાર્જના ઉપયોગના વ્યાપકપણે જાણીતા વિસ્તારો ફ્લોરોસન્ટ અને કહેવાતા ઉર્જા-કાર્યક્ષમ લેમ્પ અને સુશોભિત નિયોન અને આર્ગોન ગેસ ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ છે. વધુમાં, ગ્લો ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં થાય છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ ફ્યુઝમાં અને ચોક્કસ મેટલ પ્રોસેસિંગ (સ્પાર્ક કટીંગ, ડ્રિલિંગ અને તેથી વધુ) માટે ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ પદ્ધતિઓમાં થાય છે. પરંતુ તે એન્જિન સ્પાર્ક પ્લગમાં તેના ઉપયોગ માટે જાણીતું છે. આંતરિક કમ્બશનઅને ઘરગથ્થુ ઉપકરણો (ગેસ સ્ટોવ) માં.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ, પ્રથમ વખત 1876 માં લાઇટિંગ ટેક્નોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાયો હતો (યાબ્લોચકોવ મીણબત્તી - "રશિયન લાઇટ"), તે હજી પણ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે - ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોજેક્શન ઉપકરણો અને શક્તિશાળી સર્ચલાઇટ્સમાં. વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, આર્કનો ઉપયોગ પારો રેક્ટિફાયર્સમાં થાય છે. વધુમાં, તેનો ઉપયોગ ઈલેક્ટ્રીક વેલ્ડીંગ, મેટલ કટીંગ અને ઔદ્યોગિક ઈલેક્ટ્રીક ભઠ્ઠીઓમાં સ્ટીલ અને એલોયને ગંધવા માટે થાય છે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રીક પ્રિસિપિટેટર્સમાં ગેસના આયન શુદ્ધિકરણ માટે મીટરમાં થાય છે પ્રાથમિક કણો, વીજળીના સળિયામાં, એર કન્ડીશનીંગ સિસ્ટમ્સમાં. કોરોના ડિસ્ચાર્જ ફોટોકોપિયર અને લેસર પ્રિન્ટરમાં પણ કામ કરે છે, જ્યાં તે ફોટોસેન્સિટિવ ડ્રમને ચાર્જ કરે છે અને ડિસ્ચાર્જ કરે છે અને પાવડરને ડ્રમમાંથી પેપરમાં ટ્રાન્સફર કરે છે.

આમ, તમામ પ્રકારના ગેસ ડિસ્ચાર્જને સૌથી વધુ વ્યાપક એપ્લિકેશન મળે છે. વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહનો ટેકનોલોજીના ઘણા ક્ષેત્રોમાં સફળતાપૂર્વક અને અસરકારક રીતે ઉપયોગ થાય છે.