અભ્યાસમાં પ્રાપ્ત પરિણામો દ્વારા વીજળીની કોર્પસ્ક્યુલર રચનાનો વિચાર પણ સૂચવવામાં આવ્યો હતો વિદ્યુત ઘટનાવાયુઓમાં. આ પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલા વાયુઓ અને અસાધારણ ઘટનાઓ દ્વારા વીજળી પસાર થવાનું અવલોકન કરવામાં આવ્યું છે પ્રયોગશાળા શરતોહજુ પણ અંદર 18મી સદીના મધ્યમાંસદી જો કે, આ ઘટનાઓનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ ખૂબ પાછળથી શરૂ થયો, માં 19મી સદીના મધ્યમાંસદી
1838 માં, ફેરાડે, દુર્લભ ગેસ દ્વારા વીજળી પસાર થવાને ધ્યાનમાં લેતા, જાણવા મળ્યું કે આવા સ્રાવ સાથેની ગ્લો ચોક્કસ માળખું ધરાવે છે. ફેરાડેએ આ ઘટનાનો સિદ્ધાંત વિકસાવ્યો ન હતો, પરંતુ સંકેત આપ્યો હતો કે ભવિષ્યમાં આવા અવલોકનોના પરિણામો " અમે હાલમાં કલ્પના કરી શકીએ છીએ તેના કરતાં વીજળીના સિદ્ધાંત પર ઘણો મોટો પ્રભાવ પડશે».
50 ના દાયકાથી, પછી હેનરિચ ગીઝલર(1814-1879) ગેસ-ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ બનાવવાનું શરૂ કર્યું (તેમના નામ સાથે), વાયુઓમાં સ્રાવનો અભ્યાસ વધુ તીવ્ર બન્યો. 1858-1859 માં. જુલિયસ પ્લકર(1801-1861), આવી નળીઓમાં વિદ્યુત સ્રાવનો અભ્યાસ કરીને, "કેથોડ કિરણો" નું અસ્તિત્વ શોધ્યું. તેણે જોયું કે જો કેથોડને ટીપના રૂપમાં બનાવવામાં આવે છે, તો ગ્લો કેથોડથી વિસ્તરેલી દોરી જેવો આકાર ધરાવે છે. આ "કોર્ડ" ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા વિચલિત કરવામાં આવી હતી. પ્લકર નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે આ કેથોડથી એનોડ તરફ ઉડતા ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ છે. તેણે એ પણ જોયું કે કેથોડ પાસેનો કાચ ચમકવા લાગ્યો હતો.
સંખ્યાબંધ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના સંશોધનોએ પ્લુકર દ્વારા સ્થાપિત તથ્યોની પુષ્ટિ કરી અને તેમને નવા સાથે પૂરક બનાવ્યા. આ કણોની પ્રકૃતિ અંગે કોઈ સર્વસંમતિ ન હતી. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, વિલિયમ ક્રૂક્સ(1832-1919) એ નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે કેથોડ કિરણો ખાસ નકારાત્મક ચાર્જ કણોનો પ્રવાહ છે અને પદાર્થની ચોક્કસ ચોથી અવસ્થાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. અન્ય લોકો માનતા હતા કે કેથોડ કિરણો વિદ્યુત ચાર્જ વહન કરતા સામાન્ય કણો (અણુઓ અથવા પરમાણુઓ) નો પ્રવાહ છે.
કેથોડ કિરણોની પ્રકૃતિ વિશે ક્રૂક્સની પરમાણુ પૂર્વધારણાનો જર્મન વૈજ્ઞાનિકો વિડેમેન, ગોલ્ડસ્ટેઇન અને લેનાર્ડ દ્વારા સમર્થિત તરંગ પૂર્વધારણા દ્વારા વિરોધ કરવામાં આવ્યો હતો. હર્ટ્ઝ, જે હજુ પણ હેલ્મહોલ્ટ્ઝના સિદ્ધાંતથી પ્રભાવિત હતા, જેણે માત્ર ટ્રાંસવર્સ જ નહીં પરંતુ રેખાંશ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું પણ અસ્તિત્વ ધારણ કર્યું હતું, તેને કેથોડ કિરણો પણ ગણવામાં આવ્યા હતા. રેખાંશ તરંગોહવા પર જો કે, હર્ટ્ઝ કેથોડ કિરણોના વિચલનને પ્રાપ્ત કરવામાં અસમર્થ હતા કારણ કે તેઓ પસાર થતા હતા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર. 1892 માં, તેમણે બતાવ્યું કે કેથોડ કિરણો એલ્યુમિનિયમની પાતળી પ્લેટોમાં પ્રવેશ કરી શકે છે.
આ શોધનો ઉપયોગ કરીને, ફિલિપ લેનાર્ડ(1862-1947) એ કેથોડની સામે કાચની નળીનો ભાગ બદલીને વાતાવરણીય દબાણને ટકી શકે તેટલા મજબૂત મેટલ ફોઇલથી ટ્યુબમાંથી આ કિરણો દૂર કર્યા.
જો કે, તરંગની પૂર્વધારણા એ હકીકત સાથે અસંગત છે કે કેથોડ કિરણો ચુંબક દ્વારા વિચલિત થાય છે કારણ કે પ્રકાશ તરંગોચુંબકીય ક્ષેત્રની કોઈ અસર થતી નથી. કેવી રીતે પરમાણુ પૂર્વધારણાક્રૂક્સ અને ગોલ્ડસ્ટેઇનની તરંગ પૂર્વધારણા અસંતોષકારક હોવાનું બહાર આવ્યું છે. આ મુશ્કેલીમાંથી બહાર આવવા માટે, વધારાના પ્રાયોગિક ડેટાની જરૂર હતી.
ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો જન્મ
તેઓ એક યુવાન ભૌતિકશાસ્ત્રી દ્વારા મેળવવામાં આવ્યા હતા જીન પેરીન(1870-1942), જે તે સમયે પેરિસમાં ઇકોલે નોર્મલ લેબોરેટરીમાં લિપમેન સાથે કામ કરતા હતા. પેરીને કેથોડની સામે ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબની અંદર 10 સે.મી.ના અંતરે કેથોડની સામે નાના છિદ્ર સાથે બંધ મેટલ સિલિન્ડર મૂક્યું અને સિલિન્ડરને ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ સાથે જોડ્યું. જ્યારે ટ્યુબ કાર્યરત હતી, ત્યારે કેથોડ કિરણોનો એક બીમ સિલિન્ડરમાં ઘૂસી ગયો હતો, અને સિલિન્ડર હંમેશા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થતો હતો. ચકાસવા માટે, કેથોડ કિરણોને ચુંબક સાથે વિચલિત કરવા માટે તે પૂરતું હતું જેથી તેઓ સિલિન્ડરમાં પ્રવેશ ન કરે, અને તરત જ સિલિન્ડર સાથે જોડાયેલ ઇલેક્ટ્રોસ્કોપ અનચાર્જ્ડ હોવાનું બહાર આવ્યું.
આના પરથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ: કેથોડ કિરણો નકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જ છે, તેથી તેમની ભૌતિક પ્રકૃતિ તરંગ કરતાં વધુ સંભવિત લાગે છે.
તે 1895 હતું. આ વર્ષે ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો જન્મ થયો.
80 ના દાયકા સુધીમાં, તે આખરે સ્પષ્ટ થઈ ગયું હતું કે વાયુઓ સંપૂર્ણ ઇન્સ્યુલેટર નથી અને, નબળા હોવા છતાં, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે; તેમની વાહકતા તેમને આધીન કરીને વધારી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, હીટિંગ. એવું સૂચવવામાં આવ્યું છે કે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની વાહકતાની જેમ, વાયુઓની વાહકતા ચાર્જ આયન કણોની હાજરીને કારણે છે.
આ દૃષ્ટિકોણ 1882 માં વિગતવાર વિકસાવવામાં આવ્યો હતો વિલ્હેમ ગીઝ. તેમના સિદ્ધાંત મુજબ, વાયુઓમાં હંમેશા ચોક્કસ માત્રામાં ચાર્જ કણો હોય છે, જે પરમાણુઓના હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયન કણોમાં વિભાજનના પરિણામે રચાય છે, જે પ્રવાહીની જેમ જ વીજળીનું સંચાલન કરે છે. જો કે, સામાન્ય સ્થિતિમાં વાયુઓમાં આવા આયનો બહુ ઓછા હોય છે. ઊંચા તાપમાને તેમની સંખ્યા વધે છે અને વાહકતા વધે છે.
અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી પણ આ સિદ્ધાંતમાં જોડાયા આર્થર શુસ્ટર(1851-1934), જેઓ માનતા હતા કે ગેસ કણો - આયનો - હંમેશા ચોક્કસ વિદ્યુત ચાર્જ વહન કરે છે. તેમનું સંશોધન ચાલુ રાખીને, શુસ્ટરે આ સિદ્ધાંતને પ્રાયોગિક રીતે ચકાસવાનો પ્રયાસ કર્યો અને તે જ સમયે આવા આયનોના ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયોને નિર્ધારિત કર્યો. આ કરવા માટે, તેણે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કેથોડ કિરણોના વિચલનની ઘટનાનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું. ટેન્શન જાણીને ચુંબકીય ક્ષેત્ર, સંભવિત તફાવત અને, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કેથોડ કિરણોના વિચલનને માપીને, કેથોડ કણો માટે ચાર્જ ટુ માસ રેશિયોની ગણતરી કરી શકાય છે. શસ્ટર દ્વારા આવો પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો, જેણે તે શોધી કાઢ્યું હતું e/m = 10^(11) C/kg.
આ પરિણામ શુસ્ટરને શંકાસ્પદ લાગતું હતું. તેમનું માનવું હતું કે કેથોડ કિરણોમાં e/m ગુણોત્તર વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ડેટામાંથી ગણતરી કરાયેલા હાઇડ્રોજન આયન માટે e/m ગુણોત્તરના તીવ્રતાના ક્રમમાં સમાન હોવો જોઈએ, એટલે કે, 10^(8) C/kg ના ક્રમમાં. "... હું અહીંથી તારણ કરી શકું છું, શસ્ટર લખે છે, કે કાં તો વાયુઓમાં વિસર્જન દરમિયાન સ્થાનાંતરિત વીજળીનું પ્રમાણ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન આયન દ્વારા સ્થાનાંતરિત કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે અથવા તેના "વાહક" નું દળ ઘણું ઓછું છે." જો કે, શુસ્ટરે તે સમયે આ પ્રકારનું તારણ કાઢ્યું ન હતું. તેમનું સંશોધન 1890 માં પ્રકાશિત થયું હતું, પરંતુ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું ન હતું.
છેલ્લે, એક પૂર્વધારણા આગળ મૂકવામાં આવી હતી કે અલગ ચાર્જની હિલચાલના પરિણામે વહન પ્રવાહ હાથ ધરવામાં આવે છે. આ વિચાર ફેકનરનો હતો અને પછીથી વેબર દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યો હતો.
શરૂઆતમાં, વેબરે "વીજળીના અણુઓ" અને પદાર્થોના અણુઓ વચ્ચેના જોડાણના પ્રશ્નની ચર્ચા કરી ન હતી, પરંતુ પછી તેને જવાબદાર ગણાવવું પડ્યું. વિદ્યુત કણોસમૂહ ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદા સાથે તેમના સિદ્ધાંતના સંબંધ વિશે હેલ્મહોલ્ટ્ઝ સાથેની ચર્ચા દરમિયાન આ કરવામાં આવ્યું હતું. 1871 માં તેમણે લખ્યું હતું કે " દરેક નોંધપાત્ર આયન વિદ્યુત અણુ સાથે સંકળાયેલું છે».
આ પૂર્વધારણાનો ઉપયોગ કરીને, વેબરે વિદ્યુત પ્રવાહ સાથે સંકળાયેલી અસંખ્ય ઘટનાઓને સમજાવવાનો પ્રયાસ કર્યો, જેમાં કરંટ, થર્મોઈલેક્ટ્રીસીટી, પેલ્ટિયર ઘટના વગેરે દ્વારા વાહકોમાં ગરમીનું ઉત્પાદન સામેલ છે. તે જ સમયે, તે પછીથી સ્થાપિત થયેલ સંખ્યાબંધ જોગવાઈઓની અપેક્ષા રાખવામાં સફળ રહ્યા. ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતમાં.
દ્રવ્યના ચાર્જ થયેલા કણો, જેને લોરેન્ટ્ઝ આયન કહેવાય છે, તેમના વાતાવરણમાં, એટલે કે, ઈથરમાં, ખાસ સ્થિતિ, જે ઇલેક્ટ્રિકલના વોલ્ટેજ મૂલ્યો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે ઇઅને ચુંબકીય એનક્ષેત્રો ચાર્જ થયેલ કણોએ એવા બળનો અનુભવ કરવો જોઈએ જે મૂલ્યો પર આધાર રાખે છે ઇઅને એનતેના સ્થાનના બિંદુ પર, તેમજ તેની હિલચાલની ઝડપ પર. આ બળને લોરેન્ટ્ઝ બળ કહેવામાં આવે છે.
માધ્યમની હાજરીમાં મેક્રોસ્કોપિક સ્કેલ પર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરવા માટે લોરેન્ટ્ઝ સમીકરણને સીધું લાગુ કરવું અશક્ય છે. જથ્થો ઇઅને એનતેમના મૂલ્યો પહેલાથી જ અંતરે બદલો અણુ કદઅને, વધુમાં, અત્યંત ઝડપથી, જેથી ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોના માપી શકાય તેવા મૂલ્યો આ જથ્થાના સરેરાશ મૂલ્યોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે. તેથી, મેક્રોસ્કોપિક ક્ષેત્રો માટે લોરેન્ટ્ઝ સમીકરણો લાગુ કરવામાં સક્ષમ થવા માટે, તેમને સરેરાશ કરવાની જરૂર છે. સ્થિર માધ્યમોના કેસ માટે, સામાન્ય મેક્સવેલ સમીકરણો મેળવવામાં આવે છે. એવા કિસ્સામાં જ્યારે માધ્યમમાં ચુંબકીય ગુણધર્મો હોય, ત્યારે લોરેન્ટ્ઝ સમીકરણોની સરેરાશ કરવી વધુ જટિલ છે, પરંતુ તેમ છતાં સ્થિર માધ્યમો માટે આપણે મેક્સવેલના સમીકરણો પર આવીએ છીએ. આ કિસ્સામાં જ્યારે માધ્યમ સમગ્ર રીતે આગળ વધે છે, લોરેન્ટ્ઝના સમીકરણોની સરેરાશ નવા સમીકરણો તરફ દોરી જાય છે, જેને લોરેન્ટ્ઝ મૂવિંગ મીડિયા માટેના સમીકરણો માને છે.
એ નોંધવું જોઇએ કે લોરેન્ટ્ઝ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનિક થિયરીનો વિકાસ મોટે ભાગે મૂવિંગ મીડિયાના ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ બનાવવાના પ્રયાસને કારણે થયો હતો. આ તેમના મુખ્ય કાર્યનું શીર્ષક સમજાવે છે, " વિદ્યુત સિદ્ધાંતમાં અનુભવ અને ઓપ્ટિકલ ઘટનાફરતા શરીરમાં».
પ્રથમ ગંભીર સફળતા નવો સિદ્ધાંત 1896 માં શોધાયેલ સમજૂતી હતી પીટર ઝીમેન(1865-1943) ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સ્પેક્ટ્રલ રેખાઓના વિભાજનની ઘટના. ઝીમેનનું મૂળ ઇન્સ્ટોલેશન પૂરતા પ્રમાણમાં સચોટ સાધનોથી સજ્જ ન હતું, અને ઝીમેને માત્ર તે જ નોંધ્યું વર્ણપટ રેખાઓજો પ્રકાશ સ્ત્રોત ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે તો વિસ્તૃત કરો. ઝીમેનના પ્રથમ પ્રયોગના પરિણામો શીખ્યા પછી, લોરેન્ટ્ઝે ઇલેક્ટ્રોનના સિદ્ધાંતના આધારે તેમને સમજાવ્યા. તે જ સમયે, તેમણે આગાહી કરી હતી કે ઝીમનના પ્રયોગમાં સ્પેક્ટ્રલ રેખાઓ માત્ર વિસ્તરણ થવી જોઈએ નહીં, પરંતુ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાના સંબંધમાં અવલોકન કઈ દિશામાં કરવામાં આવે છે તેના આધારે બે કે ત્રણ ભાગમાં વિભાજિત થવી જોઈએ. લોરેન્ત્ઝે એ પણ નિર્ધારિત કર્યું કે આ રેખાઓ ચોક્કસ રીતે ધ્રુવીકરણ થવી જોઈએ, અનુગામી પ્રાયોગિક અભ્યાસોએ લોરેન્ટ્ઝના નિષ્કર્ષની પુષ્ટિ કરી અને આમ, ઈલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ કરી.
ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતની રચના પછી તરત જ, ધાતુઓની ઇલેક્ટ્રોનિક થિયરી વિકસાવવામાં આવી હતી. જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી પોલ ડ્રુડ(1863-1906) માનતા હતા કે ધાતુમાં ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત છે અને અણુઓની જેમ વર્તે છે આદર્શ ગેસ. આ પૂર્વધારણાએ તેને પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તક આપી ગતિ સિદ્ધાંતધાતુની અંદર ઇલેક્ટ્રોન માટે વાયુઓ, ધાતુના ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતનું નિર્માણ કરે છે, જે 1904-1907માં લોરેન્ટ્ઝ દ્વારા વધુ વિકસિત કરવામાં આવ્યું હતું.
સમજાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન થિયરી લાગુ કરીને નવા પરિણામો પણ પ્રાપ્ત થયા ચુંબકીય ગુણધર્મોટેલ ઇલેક્ટ્રોન વિશેના વિચારોના વિકાસે આ સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી પેરામેગ્નેટિઝમ અને ડાયમેગ્નેટિઝમની ઘટનાને ધ્યાનમાં લેવાનો પડકાર ઉભો કર્યો છે.
પ્રથમ વખત, એક અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકે ડાયમેગ્નેટિઝમના ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતને વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું જોસેફ લાર્મોર(1957-1942), જેમણે લોરેન્ઝ સાથે વારાફરતી બાંધકામમાં ભાગ લીધો હતો સામાન્ય સિદ્ધાંતઇલેક્ટ્રોન લાર્મોરે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર (લાર્મોર પ્રિસેશન) ની ક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈને, પદાર્થમાં ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને ધ્યાનમાં લઈને ડાયમેગ્નેટિઝમની ઘટના સમજાવી.
1905 માં પોલ લેંગેવિન(1872-1946) એ ડાયમેગ્નેટિઝમ અને પેરામેગ્નેટિઝમનો વધુ વિગતવાર અને સખત ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત વિકસાવ્યો. ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતફેરોમેગ્નેટિઝમનો વિકાસ 1907માં થયો હતો પિયર વેઈસ(1865-1940).
ભૌતિકશાસ્ત્રના ઈતિહાસમાં 19મી સદીનો અંત સંખ્યાબંધ મૂળભૂત શોધો દ્વારા ચિહ્નિત થયેલ હતો જેના કારણે વૈજ્ઞાનિક ક્રાંતિભૌતિકશાસ્ત્રીઓના મંતવ્યોમાં. તેમાંના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોનની શોધ અને ઝડપ પર તેના સમૂહની અવલંબનની સ્થાપના અને પછી રેડિયોએક્ટિવિટીની શોધ હતી. ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર અને તેના નિયમોની શોધ તેમજ એક્સ-રેની શોધ એ નોંધનીય છે. ઉપરાંત છેલ્લી બે શોધ eigenvalueવિશે વિચારો વિકસાવવા ભૌતિક ઘટનાઇલેક્ટ્રોનની શોધ અને બંનેમાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવી હતી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સમૂહ, અને રેડિયોએક્ટિવિટીની શોધમાં.
1895 માં વિલ્હેમ કોનરેડ રોન્ટજેન(1845-1923) એક્સ-રે નામના કિરણો શોધ્યા. આ શોધમાં વૈજ્ઞાનિકોને ખૂબ રસ પડ્યો અને તેમના સ્વભાવ વિશે વ્યાપક ચર્ચા થઈ. આ અસામાન્ય કિરણોના અસંખ્ય ગુણધર્મોને ઝડપથી સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યા હતા: પ્રકાશ-અપારદર્શક પદાર્થો, આયનાઇઝ વાયુઓ વગેરેમાંથી પસાર થવાની ક્ષમતા, પરંતુ કિરણોની પ્રકૃતિ પોતે અસ્પષ્ટ રહી.
રોન્ટજેને અનુમાન કર્યું હતું કે કિરણો રેખાંશ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે. વિશે એક પૂર્વધારણા હતી કોર્પસ્ક્યુલર પ્રકૃતિઆ કિરણો. બીજી બાજુ, રોન્ટજેનની શોધ પછી ખૂબ જ ટૂંક સમયમાં, એવું સૂચવવામાં આવ્યું હતું કે આ કિરણો છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પલ્સનું સ્વરૂપ અસ્તવ્યસ્ત રીતે એકબીજાને અનુસરે છે.
જો કે, શોધવા માટે તમામ પ્રયાસો તરંગ ગુણધર્મોએક્સ-રે, ઉદાહરણ તરીકે, તેમના વિવર્તનનું નિરીક્ષણ કરવા માટે, લાંબા સમય સુધીજર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી સુધી અસફળ હતા મેક્સ ફેલિક્સ થિયોડોર લાઉ(1979-1960) તેના બદલે તેનો ઉપયોગ કરવા માટે વિચાર આવ્યો ન હતો વિવર્તન જાળીક્રિસ્ટલ અને સ્ફટિક જાળીમાંથી એક્સ-રેના વિવર્તનને શોધવાનો પ્રયાસ કરો (પ્રયોગ પ્રથમ માત્ર 1925 માં જ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો).
એક્સ-રેની શોધે વાયુઓની વિદ્યુત વાહકતા અને કેથોડ કિરણોના અભ્યાસમાં ફાળો આપ્યો.
જોસેફ જ્હોન થોમસન(1856-1940) અને અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડ(1871-1937) એ જાણવા મળ્યું કે એક્સ-રે ઇરેડિયેશનના પ્રભાવ હેઠળ, ગેસ તેની વિદ્યુત વાહકતામાં ઘણો વધારો કરે છે, ઇરેડિયેશન બંધ થયા પછી પણ થોડા સમય માટે આ ગુણધર્મ જાળવી રાખે છે. જો કે, જો એક્સ-રે સાથે ઇરેડિયેટેડ ગેસ કપાસના ઊનમાંથી પસાર થાય છે, તો તે તરત જ તેની હસ્તગત મિલકત ગુમાવે છે. આ હકીકત એ ધારણાને સમર્થન આપે છે કે ગેસમાં વીજળીના વાહક એક્સ-રેની ક્રિયાના પરિણામે રચાયેલા ચાર્જ કણો છે. આ કેવા પ્રકારના કણો છે, તેમનો ચાર્જ અને દળ શું છે - આ પ્રશ્નો થોમસનનો સામનો કરે છે. આ પ્રશ્નોનો અભ્યાસ કરવા માટે, થોમસને કેથોડ કિરણોના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનું નક્કી કર્યું, જે તેઓ માનતા હતા કે તે ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ પણ છે અને આખી શ્રેણીનું સંચાલન કર્યું. પ્રાયોગિક સંશોધનકેથોડ કણોના ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયોને માપવા દ્વારા. આ અભ્યાસો તેને ઇલેક્ટ્રોનની શોધ તરફ દોરી ગયા.
ઇલેક્ટ્રોનની શોધ
રોન્ટજેનની શોધ, અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકોમાં રસ છે જોસેફ જ્હોન થોમસન(1856-1940) અને અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડ(1871-1937) એ જાણવા મળ્યું કે એક્સ-રે ઇરેડિયેશનના પ્રભાવ હેઠળ, ગેસ તેની વિદ્યુત વાહકતામાં ઘણો વધારો કરે છે, ઇરેડિયેશન બંધ થયા પછી પણ થોડા સમય માટે આ ગુણધર્મ જાળવી રાખે છે. જો કે, જો એક્સ-રે સાથે ઇરેડિયેટેડ ગેસ કપાસના ઊનમાંથી પસાર થાય છે, તો તે તરત જ તેની હસ્તગત મિલકત ગુમાવે છે. આ હકીકત એ ધારણાને સમર્થન આપે છે કે ગેસમાં વીજળીના વાહક એક્સ-રેની ક્રિયાના પરિણામે રચાયેલા ચાર્જ કણો છે. આ કેવા પ્રકારના કણો છે, તેમનો ચાર્જ અને દળ શું છે - આ પ્રશ્નો થોમસનનો સામનો કરે છે.
આ મુદ્દાઓની તપાસ કરવા માટે, થોમસને કેથોડ કિરણોના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનું નક્કી કર્યું, જે તેઓ માનતા હતા કે તે ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ પણ છે, અને કેથોડ કણોના ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયોને માપવા માટે શ્રેણીબદ્ધ પ્રાયોગિક અભ્યાસ હાથ ધર્યા. આ અભ્યાસો તેને ઇલેક્ટ્રોનની શોધ તરફ દોરી ગયા.
1897 માં, થોમસને કેથોડ કિરણોના ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયો પર પ્રથમ પરિણામો પ્રકાશિત કર્યા. કેથોડ કણોના ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયોને માપવા માટે, તેણે બે પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કર્યો. પ્રથમ એ જ સમયગાળા દરમિયાન કેથોડ કિરણો દ્વારા સ્થાનાંતરિત ચાર્જ અને ગતિ ઊર્જાને માપવાનું હતું. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ માપવા માટે, કેથોડ કિરણોના બીમને ફેરાડે કપમાં નિર્દેશિત કરવામાં આવ્યા હતા (એક પાયામાંના એકમાં નાના છિદ્ર સાથે હોલો મેટલ સિલિન્ડર અને ઇલેક્ટ્રોમીટર સાથે જોડાયેલ). ગતિ ઊર્જાકેથોડ કિરણોનો બીમ ફેરાડે સિલિન્ડરની અંદરના તાપમાનને ત્યાં મૂકવામાં આવેલા થર્મોલિમેન્ટનો ઉપયોગ કરીને માપીને નક્કી કરવામાં આવ્યો હતો, જ્યારે આ કિરણો તેને અથડાવે ત્યારે તે ગરમ થાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કિરણોના આ કિરણના વિચલનને વધુ માપીને કિરણની લંબ દિશા ધરાવતા, થોમસને ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયો નક્કી કર્યો.
બીજી પદ્ધતિ કે જેનો ઉપયોગ થોમસન ગુણોત્તર નક્કી કરવા માટે કરે છે ઇ/મી, કેથોડ કિરણોના બીમ પર ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની એક સાથે ક્રિયા પર આધારિત હતી. થોમસને ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો સાથે આવા બીમને પરસ્પર લંબ અને કાટખૂણે નિર્દેશિત કર્યા હતા. વિદ્યુત ક્ષેત્રની તીવ્રતા પસંદ કરીને જેથી તેની અસર ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયા દ્વારા વળતર મળી શકે, અને પછી સમાન શક્તિના માત્ર એક જ ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં આ બીમના વિચલનને માપીને, થોમસને ચાર્જ-ટુ- સમૂહ ગુણોત્તર.
થોમસનને જાણવા મળ્યું કે માટે સરેરાશ મૂલ્ય e/m બરાબર 1.76·10^11 C/kg. થોમસનના પ્રયોગો પરથી એવું જાણવા મળ્યું કે કેથોડ કિરણો નિઃશંકપણે ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ છે, જેનો ચાર્જ અને સમૂહ વિવિધ વાયુઓનો ઉપયોગ કરતી વખતે સમાન રહે છે અને વિવિધ સામગ્રીકેથોડ જો આપણે સ્વીકારીએ કે કેથોડ કણોનો ચાર્જ ચાર્જ સમાનહાઇડ્રોજન આયન વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, પછી આ કણોનો સમૂહ સૌથી નાના અણુ - હાઇડ્રોજન અણુના સમૂહ કરતાં અનેક ગણો ઓછો હોય છે. આમ, નિષ્કર્ષ પોતે ચાર્જ થયેલા કણોના અસ્તિત્વ વિશે સૂચવે છે જે અણુના દળ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે નાનું દળ ધરાવે છે અને તમામ તત્વોના અણુઓમાં ઘટકો તરીકે સમાવિષ્ટ છે. થોમસને આવા કણોને "કોર્પસલ્સ" કહેવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. તેમણે દલીલ કરી હતી કે આ કોષો તત્વોના તમામ અણુઓનો ભાગ છે.
થોમસનથી સ્વતંત્ર રીતે, કેથોડ કિરણો માટે e/m નું મૂલ્ય દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવ્યું હતું વોલ્ટર કોફમેન(1871-1947). ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કેથોડ કિરણોના બીમના વિચલનને માપીને અને કેથોડ અને એનોડ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતને જાણીને, કોફમેને e/m ની કિંમતની ગણતરી કરી, જેનો ક્રમ થોમસન જેવો જ હતો. જો કે, કોફમેને તેની પ્રથમ કૃતિમાં થોમસનની જેમ તારણો કાઢ્યા ન હતા. તેમણે લખ્યું કે વિવિધ ધાતુઓ અને વાયુઓ માટે e/m ની સ્થિરતાની હકીકત અને વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટનાથી ગણતરી કરાયેલ આયનોના ચાર્જના ગુણોત્તરથી આ મૂલ્યના નોંધપાત્ર વિચલનને સમજાવવું ખૂબ મુશ્કેલ છે. ટૂંક સમયમાં થોમસને ધાતુની સપાટીને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોથી પ્રકાશિત કરીને મેળવેલા ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયો માટે ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયો નક્કી કર્યો, એટલે કે, તેમણે ફોટોઈલેક્ટ્રિક અસરની ઘટનાનો ઉપયોગ કર્યો.
ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ઘટના સૌપ્રથમ અવલોકન કરવામાં આવી હતી હર્ટ્ઝ, જેમણે તે નોંધ્યું ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્કજો તે પ્રકાશિત થાય તો નાના સંભવિત તફાવત પર સ્પાર્ક ગેપમાંથી કૂદી જાય છે અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ. અનુગામી પ્રયોગોએ એ પણ દર્શાવ્યું હતું કે જો ચાર્જ થયેલ વાહક અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો દ્વારા પ્રકાશિત થાય છે તો તે નોંધપાત્ર રીતે તેનો ચાર્જ ગુમાવે છે.
દ્વારા 1888 માં, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ઘટનાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો એલેક્ઝાંડર ગ્રિગોરીવિચ સ્ટોલેટોવ(1836-1896). તેમણે સ્થાપિત કર્યું કે ફોટોઈલેક્ટ્રીક અસર ઓછી સંભાવનાઓ પર પણ થઈ શકે છે, અને વિકસિત થઈ ક્લાસિક પદ્ધતિઆ ઘટનાના અવલોકનો.
સ્ટોલેટોવની સ્થાપના મેટલ પ્લેટ C હતી, જે કિરણો દ્વારા ગ્રીડ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી. ઇલેક્ટ્રિક ચાપ A. પ્લેટ અને જાળીદાર સર્કિટમાં સમાવિષ્ટ હતા ગેલ્વેનિક બેટરી B અને ગેલ્વેનોમીટર. જો ગ્રીડ પર સકારાત્મક વોલ્ટેજ અને પ્લેટ પર નકારાત્મક વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે, તો પછી જ્યારે બાદમાં પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે સર્કિટમાંથી પ્રવાહ વહેતો હતો. ધ્યાનમાં લેવામાં આવેલી સંશોધન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, સ્ટોલેટોવે સંખ્યાબંધ મહત્વપૂર્ણ દાખલાઓ સ્થાપિત કરી. આમ, તેણે બતાવ્યું કે જો પ્રકાશિત પ્લેટ પૂરી પાડવામાં આવે તો જ ફોટોકરન્ટ થાય છે નકારાત્મક સંભવિત; કે વર્તમાનની તીવ્રતા પ્રમાણસર છે તેજસ્વી પ્રવાહ, પ્લેટ પર પડવું; કે ત્યાં સંતૃપ્તિ વર્તમાન છે; કે ફોટોકરન્ટ મેળવવા માટે તમારે ઉપકરણને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો વગેરેથી પ્રકાશિત કરવાની જરૂર છે.
ગુણોત્તર માપવા માટે e/m ફોટોઈલેક્ટ્રોન માટે, થોમસને સૌથી સરળ ફોટોસેલનો ઉપયોગ કર્યો, જેમાં મેટલ પ્લેટ અને બેટરી અને ગેલ્વેનોમીટર સાથે સર્કિટમાં જોડાયેલ મેટલ મેશનો સમાવેશ થાય છે. પ્લેટ અને જાળી એક વાસણમાં મૂકવામાં આવી હતી જેમાંથી હવા બહાર કાઢવામાં આવતી હતી. જહાજની દિવાલ કે જેના દ્વારા મેટલ પ્લેટ પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી તે ક્વાર્ટઝની બનેલી હતી. પ્રકાશ ધરાવતા રેકોર્ડને પ્રકાશિત કરીને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો, થોમસને, હંમેશની જેમ, ગેલ્વેનોમીટર દ્વારા રેકોર્ડ કરાયેલ ફોટોકરન્ટના દેખાવનું અવલોકન કર્યું. જો આપણે હવે આખા ઉપકરણને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકીએ, જેની દિશા ફોટોકરન્ટની દિશાને કાટખૂણે હોય, તો ક્ષેત્રની મજબૂતાઈના ચોક્કસ મૂલ્ય પર ફોટોકરન્ટ બંધ થઈ જશે. આ દેખીતી રીતે ત્યારે થાય છે જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, ચાર્જ થયેલ કણો ગ્રીડ સુધી પહોંચે તે પહેલા જ વળે છે અને તેથી વર્તમાન બંધ થઈ જાય છે. પ્લેટ અને ગ્રીડ વચ્ચેનું અંતર જાણીને, તેમની વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત અને નિર્ણાયક ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાતને પણ માપવા કે જેના પર વર્તમાન અટકે છે, થોમસને મૂલ્ય નક્કી કર્યું. ઇ /મી . આ કિસ્સામાં, તેણે મૂલ્ય સાથે લગભગ એકરુપ મૂલ્ય મેળવ્યું e/m, કેથોડ કિરણો માટે તેમના દ્વારા મેળવેલ.
સૌથી મહત્વપૂર્ણ શોધભૌતિકશાસ્ત્રમાં XIX ના અંતમાંવી. રેડિયોએક્ટિવિટીની શોધ હતી, જે તેના સામાન્ય મૂળભૂત મહત્વ ઉપરાંત, ભજવી હતી મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકાઇલેક્ટ્રોન વિશે વિચારોના વિકાસમાં. રેડિયોએક્ટિવિટીની શોધ માટેનું પ્રોત્સાહન એક્સ-રેનો અભ્યાસ હતો.
1896 માં એન્ટોઈન હેનરી બેકરેલ(1852-1908), શોધવાનો પ્રયાસ કરે છે એક્સ-રે, તેમના મતે, તેઓ પ્રકાશિત થયા પછી વિવિધ પ્રકારના પદાર્થો દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે સૂર્યપ્રકાશ, શોધ્યું કે યુરેનિયમ મીઠું સ્ફટિક છે સતત સ્ત્રોતઅમુક પ્રકારનું રેડિયેશન જે અપારદર્શક સ્ક્રીનોમાંથી પસાર થઈ શકે છે અને ફોટોગ્રાફિક પ્લેટને કાળી કરી શકે છે.
મારિયા સ્કલોડોસ્કા-ક્યુરી(1867-1934), એક નવી ઘટના પર સંશોધન કરવાનું શરૂ કરીને, આ નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે યુરેનિયમ ઓરઅને એવા પદાર્થો છે કે જેમાં કિરણોત્સર્ગની મિલકત પણ હોય છે, જેને તે કિરણોત્સર્ગી કહે છે. મારિયાની મહેનતના પરિણામે અને પિયર ક્યુરી(1859-1906) યુરેનિયમ અયસ્ક (1898) માંથી નવા તત્વને અલગ કરવામાં વ્યવસ્થાપિત થયા, જે યુરેનિયમ કરતાં ઘણી વધારે રેડિયોએક્ટિવિટી ધરાવે છે. આ તત્વને રેડિયમ નામ આપવામાં આવ્યું હતું.
ફરીથી સંશોધન કરો ખુલ્લી ઘટનાઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ આ બાબત હાથ ધરી છે. તેઓને બે પ્રશ્નોનો સામનો કરવો પડ્યો.
પ્રથમ, આ પ્રકૃતિનો પ્રશ્ન છે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ. પહેલેથી જ છે ટૂંકા સમયબેકરેલની શોધ પછી, તે સ્પષ્ટ થયું કે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ વિજાતીય છે અને તેમાં ત્રણ ઘટકો છે, જેને આલ્ફા, બીટાઅને ગામા-કિરણો. તે બહાર આવ્યું છે કે આલ્ફા- અને બીટા-કિરણો અનુક્રમે હકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણોના પ્રવાહો છે. કુદરત ગામા-કિરણોત્સર્ગની સ્પષ્ટતા પાછળથી કરવામાં આવી હતી, જોકે અભિપ્રાય ખૂબ વહેલો વ્યક્ત કરવામાં આવ્યો હતો કે તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન હતું.
કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગના અભ્યાસના સંબંધમાં ઉદ્ભવતો બીજો પ્રશ્ન વધુ મુશ્કેલ હતો અને તે આ કિરણો વહન કરતી ઊર્જાના સ્ત્રોતને નિર્ધારિત કરવાનો હતો. શરૂઆતમાં, એવું સૂચવવામાં આવ્યું હતું કે કિરણોત્સર્ગી સડો દરમિયાન કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા બહારથી, કિરણોત્સર્ગી પદાર્થની આસપાસની જગ્યામાંથી લેવામાં આવે છે. જો કે, આ પૂર્વધારણાએ ઘણા વાંધાઓ ઉઠાવ્યા છે. પૂર્વધારણા કે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગના ઊર્જાના સ્ત્રોતની અંદર શોધવી આવશ્યક છે કિરણોત્સર્ગી પદાર્થ, વધુ ખાતરીપૂર્વક લાગતું હતું. પરંતુ અણુની અંદર કેવા પ્રકારની ઉર્જા છે, જે તેના ક્ષય દરમિયાન બહાર આવે છે અને કિરણોત્સર્ગ સાથે મુક્ત થાય છે તે પ્રશ્ન અસ્પષ્ટ હતો, જેમ કે અણુની જ પદ્ધતિનો સામાન્ય પ્રશ્ન હતો. કિરણોત્સર્ગી સડો, અને પ્રથમ સિદ્ધાંતો કે જે આ મુદ્દાને ઉકેલવા માટે ઉદ્ભવ્યા હતા તે ખાતરીકારક ગણી શકાય નહીં.
સંબંધિત માહિતી.
ધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ
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 ઈલેક્ટ્રોન, જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તે સ્થિર સાથે આગળ વધે છે સરેરાશ ઝડપ, ક્ષેત્રની શક્તિના પ્રમાણસર.
તાપમાન પર વાહક પ્રતિકારની અવલંબન
જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, વહન ઇલેક્ટ્રોનની થર્મલ હિલચાલની 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 છે ક્વોન્ટમ અસર. 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 તે વાહક મીડિયા કૉલ કરવા માટે રૂઢિગત છે જેમાં પ્રવાહ વિદ્યુત પ્રવાહપદાર્થ ટ્રાન્સફર સાથે
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. ક્લોરિન પરપોટાના સ્વરૂપમાં એનોડ પર 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- પદાર્થની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ
અહીં એન એ- એવોગાડ્રોનો સતત, M = m 0 N A- દાઢ સમૂહપદાર્થો
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, કિરણોત્સર્ગ 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: કાં તો આ ચાર્જ થયેલા કણો કેટલાકની ક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવ્યા છે બાહ્ય પરિબળઅથવા તેઓ બહારથી ગેસમાં દાખલ થાય છે - બિન-સ્વતંત્ર વાહકતા, અથવા તે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે અસ્તિત્વમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા દ્વારા ગેસમાં બનાવવામાં આવે 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, વર્તમાન રહે છે સતત મૂલ્ય, વોલ્ટેજમાં વધારો હોવા છતાં. આ સ્થિર, વોલ્ટેજ-સ્વતંત્ર વર્તમાન મૂલ્યને સંતૃપ્તિ વર્તમાન કહેવામાં આવે છે.
આશ્રિત ગેસ સ્રાવ - 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 પછાડવામાં આવે છે અને અણુઓ હકારાત્મક આયનોમાં પરિવર્તિત થાય છે |
|
|
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 તાપમાનના પ્લાઝ્મામાં પ્રવાહ 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: પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચી ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ (લગભગ 3 MV/m) પર, ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઈલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક દેખાય છે, જે બંને ઈલેક્ટ્રોડ્સને જોડતી તેજસ્વી વિન્ડિંગ ચેનલ જેવો દેખાય 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 કે ગ્લો ડિસ્ચાર્જ ગેસ આયનીકરણના પરિણામે થાય છે, પરંતુ સાથે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ, આર્ક ડિસ્ચાર્જથી વિપરીત, જ્યાં તે મુખ્યત્વે 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 સતત પ્લાઝ્મા સ્રાવ બની જાય છે - એક ચાપ, ઇલેક્ટ્રિક આર્ક રચાય છે. આર્ક ડિસ્ચાર્જ ગ્લો ડિસ્ચાર્જ કરતા ઓછા વોલ્ટેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. મુખ્યત્વે થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન દ્વારા જાળવવામાં આવે છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન છોડવામાં આવે 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, ઇલેક્ટ્રોડ્સને એક સાથે નજીક લાવવામાં આવે છે, એક ભંગાણ થાય છે, અને પછી તેઓ અલગ થઈ જાય છે.
વિષય પર પ્રસ્તુતિ: “ વિવિધ વાતાવરણમાં વિદ્યુત પ્રવાહ ”
ઝિટિના કરીના દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું
8મા ધોરણનો વિદ્યાર્થી.
વિદ્યુત પ્રવાહ પાંચ વિવિધ માધ્યમોમાં વહે છે:
મેટલાહ
શૂન્યાવકાશ
સેમિકન્ડક્ટર્સ
પ્રવાહી
ધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ:
ધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ એ વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે જ્યારે ધાતુના વાહકમાંથી પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે કોઈ પદાર્થનું સ્થાનાંતરણ થતું નથી, તેથી, ધાતુના આયનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સ્થાનાંતરણમાં ભાગ લેતા નથી.
ટોલમેન અને સ્ટુઅર્ટના પ્રયોગો પુરાવા આપે છે કે ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતા હોય છે
સાથે કોઇલ મોટી સંખ્યામાંપાતળા વાયરના વળાંક લાવવામાં આવ્યા હતા ઝડપી પરિભ્રમણતેની ધરીની આસપાસ. કોઇલના છેડા લવચીક વાયરનો ઉપયોગ કરીને સંવેદનશીલ સેન્સર સાથે જોડાયેલા હતા. બેલિસ્ટિક ગેલ્વેનોમીટર જી. અનટ્વિસ્ટેડ કોઇલ ઝડપથી ધીમું થઈ ગયું હતું, અને ઇલેક્ટ્રોનની જડતાને કારણે સર્કિટમાં ટૂંકા ગાળાનો પ્રવાહ દેખાયો હતો.
નિષ્કર્ષ: 1. ધાતુઓમાં ચાર્જ કેરિયર્સ ઇલેક્ટ્રોન છે;
2. ચાર્જ કેરિયર્સની રચનાની પ્રક્રિયા - સમાજીકરણ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન;
3. વર્તમાન તાકાત વોલ્ટેજના સીધા પ્રમાણસર છે અને વાહક પ્રતિકાર માટે વિપરિત પ્રમાણસર છે - ઓહ્મનો કાયદો સંતુષ્ટ છે;
4. તકનીકી એપ્લિકેશનધાતુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ: મોટર્સના વિન્ડિંગ્સ, ટ્રાન્સફોર્મર્સ, જનરેટર, ઇમારતોની અંદરના વાયરિંગ, પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક, પાવર કેબલ.
વેક્યૂમમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ
- શૂન્યાવકાશ- એક અત્યંત દુર્લભ ગેસ જેમાં સરેરાશ લંબાઈકણ મુક્ત માર્ગ મોટા કદજહાજ, એટલે કે, પરમાણુ અન્ય અણુઓ સાથે અથડાયા વિના જહાજની એક દિવાલથી બીજી દિવાલ તરફ ઉડે છે. પરિણામે, શૂન્યાવકાશમાં ના હોય છે મુક્ત મીડિયાચાર્જ થાય છે, અને કોઈ વિદ્યુત પ્રવાહ થતો નથી. વેક્યૂમમાં ચાર્જ કેરિયર્સ બનાવવા માટે, થર્મિઓનિક ઉત્સર્જનની ઘટનાનો ઉપયોગ થાય છે.
થર્મલ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન એ ગરમ ધાતુની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનના "બાષ્પીભવન" ની ઘટના છે.
મેટલ ઓક્સાઇડ સાથે કોટેડ મેટલ સર્પાકાર વેક્યૂમમાં લાવવામાં આવે છે, તેને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ (અગ્નિથી પ્રકાશિત સર્કિટ) સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે અને સર્પાકારની સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોન બાષ્પીભવન થાય છે, જેની હિલચાલને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
સ્લાઇડ બે-ઇલેક્ટ્રોડ લેમ્પનો સમાવેશ બતાવે છે
આ લેમ્પને વેક્યુમ ડાયોડ કહેવામાં આવે છે
આ ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબને વેક્યૂમ TRIOD કહેવામાં આવે છે.
તેની પાસે ત્રીજો ઇલેક્ટ્રોડ છે - એક ગ્રીડ, સંભવિતનું ચિહ્ન જેના પર ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરે છે.
તારણો: 1. ચાર્જ કેરિયર્સ - ઇલેક્ટ્રોન;
2. ચાર્જ કેરિયર્સની રચનાની પ્રક્રિયા - થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન;
3.ઓહ્મનો કાયદો પરિપૂર્ણ થયો નથી;
4.તકનીકી એપ્લિકેશન - વેક્યૂમ ટ્યુબ (ડાયોડ, ટ્રાયોડ), કેથોડ રે ટ્યુબ.
સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ
જ્યારે ગરમ અથવા પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન સ્ફટિકની અંદર મુક્તપણે ખસેડવામાં સક્ષમ બને છે, જેથી જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર લાગુ થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોનની દિશાત્મક હિલચાલ થાય છે.
સેમિકન્ડક્ટર કંડક્ટર અને ઇન્સ્યુલેટર વચ્ચેનો ક્રોસ છે.
- સેમિકન્ડક્ટર્સ - ઘન, જેની વાહકતા પર આધાર રાખે છે બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ(મુખ્યત્વે હીટિંગ અને લાઇટિંગમાંથી).
જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ ધાતુઓનો પ્રતિકાર ઘટે છે. સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, તેનાથી વિપરીત, ઘટતા તાપમાન સાથે પ્રતિકાર વધે છે અને નજીક છે સંપૂર્ણ શૂન્યતેઓ વ્યવહારીક રીતે ઇન્સ્યુલેટર બની જાય છે.
વ્યસન પ્રતિકારકતામાંથી શુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટરનો ρ સંપૂર્ણ તાપમાન ટી .
સેમિકન્ડક્ટર્સની આંતરિક વાહકતા
જર્મેનિયમ અણુઓ તેમના બાહ્ય શેલમાં ચાર નબળા બંધાયેલા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. તેઓ કહેવાય છે વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન . IN સ્ફટિક જાળીદરેક અણુ ચારથી ઘેરાયેલો છે નજીકના પડોશીઓ. જર્મેનિયમ સ્ફટિકમાં અણુઓ વચ્ચેનું બંધન છે સહસંયોજક , એટલે કે, તે વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનની જોડી દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. દરેક વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન બે અણુઓથી સંબંધિત છે, જર્મેનિયમ ક્રિસ્ટલના વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન ધાતુઓ કરતાં અણુઓ સાથે વધુ મજબૂત રીતે બંધાયેલા છે. તેથી, સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઓરડાના તાપમાને વહન ઇલેક્ટ્રોનની સાંદ્રતા ધાતુઓની તુલનામાં ઘણી ઓછી તીવ્રતાની હોય છે. જર્મેનિયમ ક્રિસ્ટલમાં સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાનની નજીક, તમામ ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડની રચનામાં રોકાયેલા છે. આવા ક્રિસ્ટલ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતું નથી.
ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીની રચના
વધતા તાપમાન અથવા વધતી જતી રોશની સાથે, કેટલાક વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન તોડવા માટે પૂરતી ઉર્જા પ્રાપ્ત કરી શકે છે સહસંયોજક બોન્ડ. પછી સ્ફટિકમાં દેખાશે મફત ઇલેક્ટ્રોન(વહન ઇલેક્ટ્રોન). તે જ સમયે, એવા સ્થળોએ ખાલી જગ્યાઓ રચાય છે જ્યાં બોન્ડ તૂટી જાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા કબજે કરવામાં આવતા નથી. આ ખાલી જગ્યાઓ કહેવામાં આવે છે " છિદ્રો ».
સેમિકન્ડક્ટર્સની અશુદ્ધતા વાહકતા
અશુદ્ધિઓની હાજરીમાં સેમિકન્ડક્ટર્સની વાહકતાને અશુદ્ધ વાહકતા કહેવામાં આવે છે. બે પ્રકારના હોય છે અશુદ્ધ વાહકતા – ઇલેક્ટ્રોનિકઅને છિદ્રવાહકતા
ઈલેક્ટ્રોનિકઅને છિદ્રવાહકતા
જો અશુદ્ધતામાં શુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટર કરતા વધારે વેલેન્સ હોય, તો મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે. વાહકતા - ઇલેક્ટ્રોનિકમિશ્રણ દાતાસેમિકન્ડક્ટર n - પ્રકારની.
જો અશુદ્ધતા શુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટર કરતા ઓછી સંયોજકતા ધરાવે છે, તો પછી બોન્ડ તૂટી જાય છે - છિદ્રો - દેખાય છે. વાહકતા - છિદ્રમિશ્રણ સ્વીકારનાર,સેમિકન્ડક્ટર પી - પ્રકારની.
તારણો: 1. ચાર્જ કેરિયર્સ - ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો;
2. ચાર્જ કેરિયર્સની રચનાની પ્રક્રિયા - ગરમી, રોશની અથવા અશુદ્ધિઓનો પરિચય;
3.ઓહ્મનો કાયદો પરિપૂર્ણ થયો નથી;
4. ટેકનિકલ એપ્લિકેશન - ઇલેક્ટ્રોનિક્સ.
પ્રવાહીમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ
- ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વાહક મીડિયાને કૉલ કરવાનો રિવાજ છે જેમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો પ્રવાહ પદાર્થના સ્થાનાંતરણ સાથે હોય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં મફત ચાર્જના વાહકો હકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ આયનો છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ જલીય દ્રાવણ છે અકાર્બનિક એસિડ, ક્ષાર અને આલ્કલીસ.
વધતા તાપમાન સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો પ્રતિકાર ઘટે છે, કારણ કે વધતા તાપમાન સાથે આયનોની સંખ્યા વધે છે.
- તાપમાન વિરુદ્ધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિકારનો ગ્રાફ.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટના
આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં સમાવિષ્ટ પદાર્થોના ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર પ્રકાશન છે;
વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો (આયન) નકારાત્મક કેથોડ તરફ વલણ ધરાવે છે, અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો (કેશન્સ) હકારાત્મક એનોડ તરફ વલણ ધરાવે છે.
એનોડ પર, ઋણ આયનો વધારાના ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે ( ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા)
કેથોડ પર, હકારાત્મક આયનો ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન (ઘટાડો) મેળવે છે.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના ફેરાડેના નિયમો.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના નિયમો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થવાના સમગ્ર સમયગાળા દરમિયાન કેથોડ અથવા એનોડ પર વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન છોડેલા પદાર્થના સમૂહને નિર્ધારિત કરે છે.
K એ પદાર્થનો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ છે,
આંકડાકીય રીતે સમૂહ સમાનજ્યારે 1 C નો ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ પર છોડવામાં આવે છે.
નિષ્કર્ષ: 1. ચાર્જ કેરિયર્સ - સકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનો;
- 2. ચાર્જ કેરિયર્સની રચનાની પ્રક્રિયા - ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન;
- 3 ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરે છે;
- 4. વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની અરજી
:
બિન-લોહ ધાતુઓ મેળવવી(અશુદ્ધિઓ દૂર કરવી - શુદ્ધિકરણ); ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ- મેટલ પર કોટિંગ્સ મેળવવી (નિકલ પ્લેટિંગ, ક્રોમ પ્લેટિંગ, ગોલ્ડ પ્લેટિંગ, સિલ્વર પ્લેટિંગ, વગેરે);
ઇલેક્ટ્રોટાઇપ- છાલવા યોગ્ય કોટિંગ (રાહત નકલો) મેળવવી.
વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ
ચાલો કેપેસિટરને ચાર્જ કરીએ અને તેની પ્લેટોને ઇલેક્ટ્રોમીટર સાથે જોડીએ. કેપેસિટર પ્લેટો પરનો ચાર્જ અનિશ્ચિત સમય માટે રહે છે; તેથી, કેપેસિટર પ્લેટો વચ્ચેની હવા વર્તમાનનું સંચાલન કરતી નથી.
સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, કોઈપણ વાયુઓ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું વહન થતું નથી. ચાલો હવે કન્ડેન્સરની પ્લેટો વચ્ચેના ગેપમાં હવામાં એક સળગતું બર્નર દાખલ કરીને તેને ગરમ કરીએ. ઇલેક્ટ્રોમીટર વર્તમાનના દેખાવને સૂચવશે, તેથી, ઊંચા તાપમાને, તટસ્થ ગેસ પરમાણુઓનો ભાગ હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે આયનીકરણગેસ
ગેસ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થવાને ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે.
બાહ્ય ionizer ની ક્રિયા હેઠળ અસ્તિત્વમાં છે તે સ્રાવ છે આશ્રિત .
જો બાહ્ય ionizer ની ક્રિયા ચાલુ રહે છે, તો પછી ચોક્કસ સમયઆંતરિક આયનીકરણ ગેસમાં સ્થાપિત થાય છે (ઇલેક્ટ્રોન અસર દ્વારા આયનીકરણ) અને સ્રાવ બને છે સ્વતંત્ર .
સ્વ-ડિસ્ચાર્જના પ્રકાર:
સ્પાર્ક
ક્રાઉન
સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ
પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચી ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ (લગભગ 3 MV/m) પર, ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઈલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક દેખાય છે, જે બંને ઈલેક્ટ્રોડ્સને જોડતી તેજસ્વી વિન્ડિંગ ચેનલ જેવો દેખાય છે. સ્પાર્કની નજીકનો ગેસ ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય છે અને અચાનક વિસ્તરે છે, જેના કારણે ધ્વનિ તરંગો દેખાય છે અને આપણે એક લાક્ષણિક કર્કશ અવાજ સાંભળીએ છીએ.
વીજળી. એક સુંદર અને ખતરનાક કુદરતી ઘટના - વીજળી - વાતાવરણમાં સ્પાર્ક સ્રાવ છે.
પહેલેથી જ 18 મી સદીના મધ્યમાં તે સૂચવવામાં આવ્યું હતું તોફાની વાદળોમોટા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વહન કરે છે અને તે વીજળી એક વિશાળ સ્પાર્ક છે, તેના કદ સિવાય કોઈ પણ રીતે, ઇલેક્ટ્રિક મશીનના બોલ વચ્ચેના સ્પાર્કથી અલગ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી અને રસાયણશાસ્ત્રી મિખાઇલ વાસિલીવિચ લોમોનોસોવ (1711-1765) દ્વારા અન્ય લોકો સાથે આ નિર્દેશ કરવામાં આવ્યો હતો. વૈજ્ઞાનિક મુદ્દાઓવાતાવરણીય વીજળી સાથે વ્યવહાર.
ઇલેક્ટ્રિક આર્ક (આર્ક ડિસ્ચાર્જ)
1802 માં, રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી વી.વી. પેટ્રોવ (1761-1834) ને જાણવા મળ્યું કે જો તમે કોલસાના બે ટુકડાને મોટી ઇલેક્ટ્રિક બેટરીના થાંભલાઓ સાથે જોડી દો અને, કોલસાને સંપર્કમાં લાવો, તેમને સહેજ દૂર ખસેડો, તો કોલસાના છેડા વચ્ચે એક તેજસ્વી જ્યોત બનશે, અને કોલસાના છેડા પોતે જ સફેદ ગરમ થઈ જશે, અંધકારમય પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરશે.
તે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત હિલચાલ દ્વારા રચાય છે અને આ કિસ્સામાં જે પદાર્થમાંથી વાહક બનાવવામાં આવે છે તેમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
આવા વાહક કે જેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે તેની સાથે તેમના પદાર્થમાં રાસાયણિક ફેરફારો થતા નથી તેને કહેવામાં આવે છે. પ્રથમ પ્રકારના વાહક. આમાં તમામ ધાતુઓ, કોલસો અને અન્ય સંખ્યાબંધ પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે.
પરંતુ પ્રકૃતિમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના વાહક પણ છે જેમાં, પ્રવાહ પસાર થવા દરમિયાન, રાસાયણિક ઘટના. આ વાહક કહેવામાં આવે છે બીજા પ્રકારના વાહક. તેમાં મુખ્યત્વે પાણીમાં એસિડ, ક્ષાર અને આલ્કલીના વિવિધ ઉકેલોનો સમાવેશ થાય છે.
જો તમે કાચના વાસણમાં પાણી રેડો અને તેમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડના થોડા ટીપાં (અથવા અન્ય એસિડ અથવા આલ્કલી) ઉમેરો અને પછી બે ધાતુની પ્લેટ લો અને તેમની સાથે કંડક્ટરને જોડો, આ પ્લેટોને વાસણમાં નીચે કરો અને વર્તમાન સ્ત્રોતને કનેક્ટ કરો. સ્વીચ અને એમીટર દ્વારા કંડક્ટરના બીજા છેડા, પછી દ્રાવણમાંથી ગેસ છોડવામાં આવશે, અને જ્યાં સુધી સર્કિટ બંધ છે ત્યાં સુધી તે સતત ચાલુ રહેશે કારણ કે એસિડિફાઇડ પાણી ખરેખર વાહક છે. વધુમાં, પ્લેટો ગેસ પરપોટા સાથે આવરી લેવાનું શરૂ કરશે. આ પરપોટા પછી પ્લેટોને તોડીને બહાર આવશે.
જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ ઉકેલમાંથી પસાર થાય છે, રાસાયણિક ફેરફારો, જેના પરિણામે ગેસ છોડવામાં આવે છે.
બીજા પ્રકારનાં વાહકને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે, અને તે ઘટના છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં થાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ તેમાંથી પસાર થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ડૂબેલી મેટલ પ્લેટોને ઇલેક્ટ્રોડ કહેવામાં આવે છે; તેમાંથી એક, વર્તમાન સ્ત્રોતના હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, તેને એનોડ કહેવામાં આવે છે, અને અન્ય, નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, તેને કેથોડ કહેવામાં આવે છે.
પ્રવાહી વાહકમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે તે શું નક્કી કરે છે? તે તારણ આપે છે કે આવા ઉકેલોમાં (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ) એસિડ (ક્ષાર, મીઠું) ના અણુઓ દ્રાવકની ક્રિયા હેઠળ (માં આ કિસ્સામાંપાણી) બે ઘટકોમાં વિઘટન થાય છે, અને પરમાણુના એક કણમાં સકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જ હોય છે, અને બીજામાં નકારાત્મક હોય છે.
વિદ્યુત ચાર્જ ધરાવતા પરમાણુના કણોને આયન કહેવામાં આવે છે. જ્યારે એસિડ, મીઠું અથવા આલ્કલી પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે મોટી માત્રામાં બંને હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનો.
હવે તે સ્પષ્ટ થઈ જવું જોઈએ કે શા માટે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સોલ્યુશનમાંથી પસાર થાય છે, કારણ કે વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે વોલ્ટેજ બનાવવામાં આવ્યો હતો, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તેમાંથી એક હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયો હતો અને બીજો નકારાત્મક રીતે. આ સંભવિત તફાવતના પ્રભાવ હેઠળ, હકારાત્મક આયનો નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ - કેથોડ અને નકારાત્મક આયનો - એનોડ તરફ ભળવા લાગ્યા.
આમ, આયનોની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ એ એક દિશામાં નકારાત્મક આયનોની અને બીજી દિશામાં સકારાત્મક આયનોની ક્રમબદ્ધ કાઉન્ટર હિલચાલ બની ગઈ. ચાર્જ ટ્રાન્સફરની આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહની રચના કરે છે અને જ્યાં સુધી ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં સંભવિત તફાવત હોય ત્યાં સુધી થાય છે. સંભવિત તફાવતના અદ્રશ્ય થવા સાથે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા પ્રવાહ અટકે છે, આયનોની આદેશિત હિલચાલ વિક્ષેપિત થાય છે, અને અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ ફરીથી શરૂ થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ઉકેલ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરતી વખતે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટનાને ધ્યાનમાં લો કોપર સલ્ફેટકોપર ઇલેક્ટ્રોડ સાથે CuSO4 તેમાં નીચું.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટના જ્યારે વર્તમાન કોપર સલ્ફેટના દ્રાવણમાંથી પસાર થાય છે: C - ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથેનું જહાજ, B - વર્તમાન સ્ત્રોત, C - સ્વીચ
પણ હશે આગામી ટ્રાફિકઇલેક્ટ્રોડ્સ માટે આયનો. ધન આયનકોપર આયન (Cu) હશે અને ઋણ આયન એસિડ અવશેષ (SO4) હશે. કોપર આયનો, કેથોડના સંપર્ક પર, વિસર્જિત કરવામાં આવશે (ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોનને જોડીને), એટલે કે, શુદ્ધ તાંબાના તટસ્થ અણુઓમાં રૂપાંતરિત થશે, અને પાતળા (મોલેક્યુલર) સ્તરના રૂપમાં કેથોડ પર જમા થશે.
નકારાત્મક આયનો, એનોડ પર પહોંચ્યા પછી, પણ વિસર્જિત થાય છે (તેઓ વધારાના ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે). પરંતુ તે જ સમયે તેઓ પ્રવેશ કરે છે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાએનોડના કોપર સાથે, જેના પરિણામે તાંબાના પરમાણુ Cu એસિડિક અવશેષો SO4 માં ઉમેરવામાં આવે છે અને કોપર સલ્ફેટ CuS O4 નો પરમાણુ રચાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં પાછો આવે છે.
આથી રાસાયણિક પ્રક્રિયાલીક લાંબો સમય, પછી તાંબુ કેથોડ પર જમા થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી મુક્ત થાય છે. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, કેથોડમાં ગયેલા તાંબાના અણુઓને બદલે, બીજા ઇલેક્ટ્રોડ - એનોડના વિસર્જનને કારણે નવા તાંબાના અણુઓ મેળવે છે.
જો તાંબાની જગ્યાએ ઝીંક ઇલેક્ટ્રોડ લેવામાં આવે તો તે જ પ્રક્રિયા થાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એ ઝિંક સલ્ફેટ ZnSO4 નું સોલ્યુશન છે. ઝીંક પણ એનોડમાંથી કેથોડમાં સ્થાનાંતરિત થશે.
આમ, ધાતુઓ અને પ્રવાહી વાહકમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વચ્ચેનો તફાવતએ હકીકતમાં આવેલું છે કે ધાતુઓમાં માત્ર મફત ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ કેરિયર્સ છે, એટલે કે. નકારાત્મક શુલ્ક, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં તે પદાર્થના વિપરીત ચાર્જવાળા કણો દ્વારા પરિવહન થાય છે - આયનો અંદર જતા હોય છે વિરુદ્ધ દિશાઓ. તેથી તેઓ કહે છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ આયનીય વાહકતા દર્શાવે છે.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટના 1837 માં બી.એસ. જેકોબી દ્વારા શોધ કરવામાં આવી હતી, જેમણે સંશોધન અને સુધારણામાં અસંખ્ય પ્રયોગો કર્યા હતા. રાસાયણિક સ્ત્રોતોવર્તમાન જેકોબીએ શોધી કાઢ્યું કે કોપર સલ્ફેટના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોડમાંથી એક તાંબા સાથે કોટેડ થઈ ગયો જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થયો.
આ ઘટના કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ, હવે અત્યંત વિશાળ છે વ્યવહારુ એપ્લિકેશન. આનું એક ઉદાહરણ ધાતુની વસ્તુઓનું આવરણ છે. પાતળું પડઅન્ય ધાતુઓ, એટલે કે નિકલ પ્લેટિંગ, ગોલ્ડ પ્લેટિંગ, સિલ્વર પ્લેટિંગ, વગેરે.
વાયુઓ (હવા સહિત) સામાન્ય સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, નગ્ન લોકો, એકબીજા સાથે સમાંતર લટકાવવામાં આવે છે, પોતાને હવાના સ્તર દ્વારા એકબીજાથી અલગ પડે છે.
જો કે, ઉચ્ચ તાપમાન, મોટા સંભવિત તફાવતો અને અન્ય કારણોના પ્રભાવ હેઠળ, વાયુઓ, જેમ કે પ્રવાહી વાહક, આયનીકરણ થાય છે, એટલે કે, તેઓ મોટી માત્રામાંગેસના પરમાણુઓના કણો જે વીજળીના વાહક હોવાને કારણે, ગેસ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં મદદ કરે છે.
પરંતુ તે જ સમયે, ગેસનું આયનીકરણ પ્રવાહી વાહકના આયનીકરણથી અલગ છે. જો પ્રવાહીમાં પરમાણુ બે ચાર્જવાળા ભાગોમાં વિઘટિત થાય છે, તો પછી વાયુઓમાં, આયનીકરણના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન હંમેશા દરેક પરમાણુથી અલગ પડે છે અને આયન પરમાણુના હકારાત્મક ચાર્જવાળા ભાગના રૂપમાં રહે છે.
એકવાર ગેસનું આયનીકરણ બંધ થઈ જાય, તે વાહક બનવાનું બંધ કરશે, જ્યારે પ્રવાહી હંમેશા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું વાહક રહે છે. પરિણામે, બાહ્ય કારણોની ક્રિયાના આધારે ગેસ વાહકતા એ અસ્થાયી ઘટના છે.
જો કે, ત્યાં અન્ય એક કહેવાય છે આર્ક ડિસ્ચાર્જઅથવા ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક આર્ક. ઇલેક્ટ્રિક આર્કની ઘટના 19મી સદીની શરૂઆતમાં પ્રથમ રશિયન ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયર વી.વી. પેટ્રોવ દ્વારા મળી હતી.
વી.વી. પેટ્રોવ, અસંખ્ય પ્રયોગો દ્વારા, શોધ્યું કે વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા બે ચારકોલ વચ્ચે, હવા દ્વારા સતત ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ થાય છે, તેની સાથે તેજસ્વી પ્રકાશ. તેમના લખાણોમાં, વી.વી. પેટ્રોવે લખ્યું છે કે આ કિસ્સામાં "શ્યામ શાંતિ ખૂબ તેજસ્વી રીતે પ્રકાશિત થઈ શકે છે." આ રીતે તે પ્રથમ પ્રાપ્ત થયું હતું ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ, જે અન્ય રશિયન વિદ્યુત ઇજનેર પાવેલ નિકોલાઇવિચ યાબ્લોચકોવ દ્વારા વ્યવહારીક રીતે લાગુ કરવામાં આવી હતી.
યાબ્લોચકોવ મીણબત્તી, જેની કામગીરી ઇલેક્ટ્રિક આર્કના ઉપયોગ પર આધારિત છે, તે દિવસોમાં ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં વાસ્તવિક ક્રાંતિ થઈ.
આર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ આજે પણ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સ્પોટલાઇટ્સ અને પ્રોજેક્શન ઉપકરણોમાં. ઉચ્ચ તાપમાનઆર્ક ડિસ્ચાર્જ તેનો ઉપયોગ કરવા માટે પરવાનગી આપે છે. હાલમાં, વર્તમાન દ્વારા સંચાલિત આર્ક ભઠ્ઠીઓ ખૂબ જ છે મહાન તાકાત, સંખ્યાબંધ ઉદ્યોગોમાં વપરાય છે: સ્ટીલ, કાસ્ટ આયર્ન, ફેરો એલોય, કાંસ્ય, વગેરેના ગંધ માટે. અને 1882 માં, એન.એન. બેનાર્ડોસે સૌપ્રથમ ધાતુને કાપવા અને વેલ્ડિંગ માટે આર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કર્યો.
ગેસ-લાઇટ ટ્યુબમાં, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ, વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર્સ, કહેવાતા ગ્લો ગેસ ડિસ્ચાર્જ.
બોલ ગેપનો ઉપયોગ કરીને મોટા સંભવિત તફાવતોને માપવા માટે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી ઇલેક્ટ્રોડ્સ પોલિશ્ડ સપાટીવાળા બે મેટલ બોલ છે. દડાઓ અલગ-અલગ ખસેડવામાં આવે છે અને તેમના પર માપેલ સંભવિત તફાવત લાગુ કરવામાં આવે છે. પછી દડાને એક સાથે નજીક લાવવામાં આવે છે જ્યાં સુધી તેમની વચ્ચે સ્પાર્ક જમ્પ ન થાય. દડાનો વ્યાસ, તેમની વચ્ચેનું અંતર, દબાણ, તાપમાન અને હવામાં ભેજ જાણીને, ખાસ કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને દડાઓ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત શોધો. આ પદ્ધતિ, થોડા ટકાની ચોકસાઈ સાથે, હજારો વોલ્ટના ક્રમના સંભવિત તફાવતોને માપી શકે છે.
