Elektros korpuskulinės struktūros idėją pasiūlė ir tyrimo rezultatai elektriniai reiškiniai dujose. Buvo pastebėtas elektros energijos pratekėjimas per dujas ir su šiuo procesu susiję reiškiniai laboratorinėmis sąlygomis vis dar viduje vidurio XVIII a amžiaus. Tačiau šie reiškiniai pradėti sistemingai tyrinėti daug vėliau, m vidurys - 19 d amžiaus.
1838 m. Faradėjus, svarstydamas elektros pratekėjimą per retintas dujas, nustatė, kad švytėjimas, lydintis tokią iškrovą, turi tam tikrą struktūrą. Faradėjus nesukūrė šio reiškinio teorijos, bet nurodė, kad tokių stebėjimų rezultatai ateityje “. turės daug didesnę įtaką elektros teorijai, nei šiuo metu galime įsivaizduoti».
Nuo 50-ųjų, po Heinrichas Geisleris(1814-1879) pradėjo gaminti dujų išlydžio vamzdžius (savo vardu), intensyvėjo dujų išmetimo tyrimai. 1858-1859 metais. Julius Plückeris(1801–1861), tirdamas elektros iškrovą tokiuose vamzdeliuose, atrado „katodinių spindulių“ egzistavimą. Jis pastebėjo, kad jei katodas pagamintas antgalio pavidalu, tada švytėjimas yra iš katodo besitęsiančios laido formos. Šis „laidas“ buvo nukreiptas magnetinio lauko. Plückeris padarė išvadą, kad tai yra įkrautų dalelių srautas, skrendantis nuo katodo iki anodo. Jis taip pat pastebėjo, kad stiklas prie katodo pradėjo švytėti.
Daugelio fizikų atlikti tyrimai patvirtino Plückerio nustatytus faktus ir papildė juos naujais. Nebuvo sutarimo dėl šių dalelių pobūdžio. Taigi, pvz. Williamas Crooksas(1832-1919) padarė išvadą, kad katodiniai spinduliai yra ypatingų neigiamai įkrautų dalelių srautas ir yra tam tikra ketvirtoji materijos būsena. Kiti manė, kad katodiniai spinduliai yra įprastų dalelių (atomų ar molekulių), turinčių elektros krūvį, srautas.
Crookeso molekulinei hipotezei apie katodinių spindulių prigimtį prieštaravo bangų hipotezė, paremta vokiečių mokslininkų Wiedemanno, Goldsteino ir Lenardo. Hercas, kuriam vis dar turėjo įtakos Helmholtzo teorija, kuri manė, kad egzistuoja ne tik skersinės, bet ir išilginės elektromagnetinės bangos, taip pat laikė katodinius spindulius. išilginės bangos eteryje. Tačiau Hertz negalėjo pasiekti katodinių spindulių nukreipimo jiems praeinant elektrostatinis laukas. 1892 m. jis parodė, kad katodiniai spinduliai gali prasiskverbti į plonas aliuminio plokštes.
Pasinaudojus šiuo atradimu, Filipas Lenardas(1862–1947) pašalino šiuos spindulius iš vamzdžio, pakeisdami prieš katodą esančią stiklinio vamzdžio dalį metaline folija, pakankamai stipria, kad atlaikytų atmosferos slėgį.
Tačiau bangos hipotezė nesuderinama su faktu, kad katodinius spindulius nukreipia magnetas, nes šviesos bangos magnetinis laukas neturi jokio poveikio. Kaip molekulinė hipotezė Crookeso ir Goldsteino bangos hipotezė pasirodė nepatenkinama. Norint išeiti iš šio sunkumo, reikėjo papildomų eksperimentinių duomenų.
Elektronikos gimimas
Juos gavo jaunas fizikas Žanas Perinas(1870-1942), kuris tada dirbo su Lippmann Ecole Normal laboratorijoje Paryžiuje. Perrinas įdėjo uždarą metalinį cilindrą su maža skylute priešais katodą 10 cm atstumu nuo jo į išlydžio vamzdį priešais katodą ir prijungė cilindrą prie elektroskopo. Kai vamzdis veikė, į cilindrą prasiskverbė katodinių spindulių spindulys, ir cilindras visada pasirodė neigiamai įkrautas. Norint patikrinti, pakako nukreipti katodinius spindulius magnetu, kad jie neprasiskverbtų į cilindrą, ir iškart prie cilindro pritvirtintas elektroskopas pasirodė neįkrautas.
Iš to galime daryti išvadą: katodiniai spinduliai yra neigiami elektros krūviai, todėl jų materiali prigimtis atrodo daug labiau tikėtina nei banginė.
Tai buvo 1895 m. Šiais metais gimė elektronika.
Devintajame dešimtmetyje galutinai buvo aišku, kad dujos nėra absoliučiai izoliatoriai ir, nors ir silpnai, praleidžia elektros srovę; jų laidumą galima padidinti veikiant juos, pavyzdžiui, kaitinant. Buvo pasiūlyta, kad, kaip ir elektrolitų laidumą, dujų laidumą lemia įkrautų jonų dalelių buvimas.
Šis požiūris buvo išsamiai išplėtotas 1882 m Vilhelmas Giesas. Remiantis jo teorija, dujose visada yra tam tikras kiekis įkrautų dalelių, susidarančių dalijant molekules į teigiamų ir neigiamų jonų daleles, kurios, kaip ir skysčiuose, praleidžia elektrą. Tačiau normaliomis sąlygomis tokių jonų dujose yra labai mažai. Aukštesnėje temperatūroje jų skaičius didėja, o laidumas didėja.
Prie šios teorijos prisijungė ir anglų fizikas Artūras Šusteris(1851-1934), manęs, kad dujų dalelės – jonai – visada turi tam tikrą elektros krūvį. Tęsdamas savo tyrimus, Shuster bandė šią teoriją išbandyti eksperimentiškai ir tuo pačiu nustatyti tokių jonų krūvio ir masės santykį. Norėdami tai padaryti, jis nusprendė panaudoti katodinių spindulių nukreipimo magnetiniame lauke reiškinį. Žinant įtampą magnetinis laukas, potencialų skirtumą ir, išmatavus katodinių spindulių deformaciją magnetiniame lauke, galima apskaičiuoti katodo dalelių krūvio ir masės santykį. Tokį eksperimentą atliko Shuster, kuris tai nustatė e/m = 10^(11) C/kg.
Šis rezultatas Shuster atrodė abejotinas. Jis manė, kad e/m santykis katodiniuose spinduliuose turi būti lygus vandenilio jonų e/m santykiui, apskaičiuotam pagal elektrolizės duomenis, ty maždaug 10^(8) C/kg. "... Iš čia galėčiau daryti išvadą, rašo Shuster, kad arba išleidžiant dujas perduodamos elektros energijos kiekis yra žymiai didesnis nei jonų pernešamas elektrolizės metu, arba kad jos „nešiklio“ masė yra daug mažesnė“ Tačiau Shuster tokios išvados tuomet nepadarė. Jo tyrimai buvo paskelbti 1890 m., tačiau dėmesio nesulaukė.
Galiausiai buvo iškelta hipotezė, kad laidumo srovė atsiranda dėl diskrečiųjų krūvių judėjimo. Ši idėja priklausė Fechneriui, vėliau ją išplėtojo Weberis.
Iš pradžių Weberis nekalbėjo apie ryšį tarp „elektros atomų“ ir medžiagų atomų, bet paskui jį reikėjo priskirti elektrinių dalelių masė. Tai buvo padaryta per diskusiją su Helmholtzu apie jo teorijos ryšį su energijos tvermės dėsniu. 1871 m. jis rašė, kad su „ Kiekvienas reikšmingas jonas yra susijęs su elektriniu atomu».
Remdamasis šia hipoteze, Weberis bandė paaiškinti daugybę reiškinių, susijusių su elektros srove, įskaitant šilumos susidarymą laidininkuose dėl srovės, termoelektrą, Peltjė reiškinį ir kt. Tuo pat metu jam pavyko numatyti keletą vėliau nustatytų nuostatų. elektroninėje teorijoje.
Įkrautos medžiagos dalelės, vadinamos Lorenco jonais, savo aplinkoje, ty eteryje, sukelia ypatinga sąlyga, kuris nustatomas pagal elektros įtampos vertes E ir magnetinis N laukus. Įkrauta dalelė turi patirti jėgą, kuri priklauso nuo verčių E Ir N jo buvimo vietoje, taip pat jo judėjimo greičiu. Ši jėga vadinama Lorenco jėga.
Neįmanoma tiesiogiai pritaikyti Lorenco lygties elektromagnetiniams procesams makroskopiniu mastu apibūdinti esant terpei. Kiekiai E Ir N keisti savo vertybes jau per atstumą atominiai dydžiai ir, be to, labai greitai, kad išmatuojamos elektrinių ir magnetinių laukų vertės atitiktų vidutines šių dydžių vertes. Todėl, kad Lorenco lygtis būtų galima pritaikyti makroskopiniams laukams, jas reikia apskaičiuoti vidurkiu. Stacionarios terpės atveju gaunamos įprastos Maksvelo lygtys. Tuo atveju, kai terpė turi magnetinių savybių, Lorenco lygčių vidurkinimas yra sudėtingesnis, tačiau net ir tada stacionariai terpei pasiekiame Maksvelo lygtis. Tuo atveju, kai terpė juda kaip visuma, Lorentzo lygčių vidurkis sukuria naujas lygtis, kurias Lorentzas laiko judančios terpės lygtimis.
Pažymėtina, kad Lorentzo elektroninės teorijos raidą daugiausia lėmė bandymas sukurti judančių terpių elektrodinamiką. Tai paaiškina jo pagrindinio darbo pavadinimą " Patirtis elektros teorijos ir optiniai reiškiniai judančiuose kūnuose».
Pirma rimta sėkmė nauja teorija buvo paaiškinimas, atrastas 1896 m Peteris Zeemanas(1865-1943) spektro linijų skilimo magnetiniame lauke reiškiniai. Originalioje Zeeman instaliacijoje nebuvo pakankamai tikslios įrangos, ir Zeemanas tik tai pastebėjo spektrines linijas plečiasi, kai šviesos šaltinis yra patalpintas į magnetinį lauką. Sužinojęs pirmojo Zeemano eksperimento rezultatus, Lorentzas juos paaiškino remdamasis elektronų teorija. Tuo pat metu jis numatė, kad Zeemano eksperimento spektrinės linijos turėtų ne tik išsiplėsti, bet ir padalyti į dvi ar tris, priklausomai nuo krypties, kuria atliekamas stebėjimas magnetinio lauko krypties atžvilgiu. Lorentzas taip pat nustatė, kad šios linijos turi būti tam tikru būdu poliarizuotos. Vėlesni eksperimentiniai tyrimai patvirtino Lorentzo išvadas ir todėl buvo elektroninės teorijos patvirtinimas.
Netrukus po elektroninės teorijos sukūrimo buvo sukurta elektroninė metalų teorija. vokiečių fizikas Paulius Drudas(1863-1906) manė, kad elektronai metale yra laisvi ir elgiasi kaip atomai idealios dujos. Ši hipotezė suteikė jam galimybę, naudojant metodus kinetinė teorija dujas į elektronus metalo viduje, sukonstruoti elektroninę metalų teoriją, kurią toliau plėtojo Lorentzas 1904–1907 m.
Nauji rezultatai buvo gauti ir paaiškinimui taikant elektronų teoriją magnetines savybes tel. Idėjų apie elektronus plėtra iškėlė iššūkį šios teorijos požiūriu apsvarstyti paramagnetizmo ir diamagnetizmo reiškinius.
Pirmą kartą anglų mokslininkas pradėjo kurti elektroninę diamagnetizmo teoriją Džozefas Larmoras(1957-1942), kuris kartu su Lorencu dalyvavo statybose bendroji teorija elektronų. Larmoras diamagnetizmo reiškinius aiškino atsižvelgdamas į elektronų judėjimą materijoje, atsižvelgdamas į išorinio magnetinio lauko veikimą (Larmore precesiją).
1905 metais Paulius Langevinas(1872-1946) sukūrė išsamesnę ir griežtesnę elektroninę diamagnetizmo ir paramagnetizmo teoriją. Elektronikos teorija feromagnetizmas buvo sukurtas 1907 m Pierre'as Weissas(1865-1940).
19 amžiaus pabaiga fizikos istorijoje buvo pažymėta daugybe esminių atradimų, dėl kurių mokslo revoliucija fizikų nuomone. Svarbiausi iš jų buvo elektrono atradimas ir jo masės priklausomybės nuo greičio nustatymas, o vėliau – radioaktyvumo atradimas. Pažymėtinas fotoelektrinio efekto ir jo dėsnių atradimas, taip pat rentgeno spindulių atradimas. Be to, paskutiniai du atradimai savoji vertė plėtoti idėjas apie fiziniai reiškiniai suvaidino reikšmingą vaidmenį tiek atrandant elektroną, tiek elektromagnetinė masė, ir radioaktyvumo atradime.
1895 metais Vilhelmas Konradas Rentgenas(1845-1923) atrado spindulius, vadinamus rentgeno spinduliais. Šis atradimas labai sudomino mokslininkus ir sukėlė plačias diskusijas apie jų prigimtį. Greitai išsiaiškinta nemažai šių neįprastų spindulių savybių: gebėjimas prasiskverbti pro šviesai nepermatomus kūnus, jonizuoti dujas ir pan., tačiau pačių spindulių prigimtis liko neaiški.
Rentgenas iškėlė hipotezę, kad spinduliai yra išilginės elektromagnetinės bangos. Buvo hipotezė apie korpuskulinis pobūdisšie spinduliai. Kita vertus, labai greitai po Rentgeno atradimo buvo pasiūlyta, kad šie spinduliai yra elektromagnetines bangas, turintys chaotiškai vienas kitą sekančių elektromagnetinių impulsų pavidalą.
Tačiau visi bandymai rasti bangų savybės Rentgeno spinduliai, pavyzdžiui, norint stebėti jų difrakciją, ilgą laiką buvo nesėkmingi iki vokiečių fiziko Maksas Feliksas Teodoras Laue(1979-1960) idėja nebuvo panaudota vietoj jos difrakcinė gardelė kristalą ir bandyti aptikti rentgeno spindulių difrakciją iš kristalinės gardelės (eksperimentas pirmą kartą atliktas tik 1925 m.).
Rentgeno spindulių atradimas prisidėjo prie dujų elektrinio laidumo ir katodinių spindulių tyrimo.
Džozefas Džonas Tomsonas(1856-1940) ir Ernestas Rutherfordas(1871-1937) nustatė, kad rentgeno spinduliuotės įtakoje dujos labai padidina savo elektrinį laidumą, kurį laiką išlaiko šią savybę net ir pasibaigus švitimui. Tačiau jei rentgeno spinduliais apšvitintos dujos praleidžiamos per vatą, jos iš karto netenka įgytos savybės. Šis faktas patvirtino prielaidą, kad elektros laidininkai dujose yra įkrautos dalelės, susidarančios veikiant rentgeno spinduliams. Kokios tai dalelės, koks jų krūvis ir masė – su šiais klausimais susidūrė Thomsonas. Norėdamas ištirti šiuos klausimus, Thomsonas nusprendė ištirti katodinių spindulių, kurie, jo manymu, taip pat yra įkrautų dalelių srautas, savybes, ir atliko visą seriją. eksperimentiniai tyrimai matuojant katodo dalelių krūvio ir masės santykį. Šie tyrimai paskatino jį atrasti elektroną.
Elektrono atradimas
Domina Rentgeno atradimas, anglų mokslininkai Džozefas Džonas Tomsonas(1856-1940) ir Ernestas Rutherfordas(1871-1937) nustatė, kad veikiant rentgeno spinduliuotei dujos labai padidina savo elektrinį laidumą, kurį laiką išlaiko šią savybę net ir nustojus švitinti. Tačiau jei rentgeno spinduliais apšvitintos dujos praleidžiamos per vatą, jos iš karto netenka įgytos savybės. Šis faktas patvirtino prielaidą, kad elektros laidininkai dujose yra įkrautos dalelės, susidarančios veikiant rentgeno spinduliams. Kokios tai dalelės, koks jų krūvis ir masė – su šiais klausimais susidūrė Thomsonas.
Norėdamas ištirti šias problemas, Thomsonas nusprendė ištirti katodinių spindulių, kurie, jo manymu, taip pat buvo įkrautų dalelių srautas, savybes ir atliko eksperimentinių tyrimų seriją, siekdamas išmatuoti katodo dalelių krūvio ir masės santykį. Šie tyrimai paskatino jį atrasti elektroną.
1897 m. Thomson paskelbė pirmuosius katodinių spindulių krūvio ir masės santykio rezultatus. Katodo dalelių krūvio ir masės santykiui išmatuoti jis panaudojo du metodus. Pirmasis buvo išmatuoti katodinių spindulių per tą patį laikotarpį perduodamą krūvį ir kinetinę energiją. Elektros krūviui išmatuoti katodinių spindulių spindulys buvo nukreiptas į Faradėjaus taurę (tuščiavidurį metalinį cilindrą su maža skylute viename iš pagrindų ir prijungtą prie elektrometro). Kinetinė energija Katodinių spindulių spindulys buvo nustatytas išmatavus temperatūrą Faradėjaus cilindro viduje, naudojant ten patalpintą termoelementą, kuris įkaisdavo, kai šie spinduliai į jį pataikydavo. Toliau matuodamas šio spindulių pluošto nukreipimą magnetiniame lauke, kurio kryptis statmena pluoštui, Thomsonas nustatė krūvio ir masės santykį.
Kitas metodas, kurį Thomsonas naudojo santykiui nustatyti e/m, buvo pagrįsta tuo pačiu metu elektrinių ir magnetinių laukų veikimu katodinių spindulių pluošte. Tomsonas paveikė tokį spindulį elektriniais ir magnetiniais laukais, nukreiptais vienas kitą statmenai ir statmenai pluoštui. Pasirinkęs elektrinio lauko dydį taip, kad jo poveikį kompensuotų magnetinio lauko veikimas, o tada išmatuodamas šio pluošto įlinkius, kai yra tik vienas tokio paties stiprumo magnetinis laukas, Thomsonas nustatė krūvį iki masės santykis.
Thomsonas nustatė, kad vidutinė vertė e/m lygus 1,76·10^11 C/kg. Iš Thomsono eksperimentų paaiškėjo, kad katodiniai spinduliai neabejotinai yra įkrautų dalelių srautas, kurio krūvis ir masė išlieka vienodi naudojant skirtingas dujas ir skirtingos medžiagos katodas Jei sutiksime, kad katodo dalelių krūvis lygus įkrovimui vandenilio jonas, nustatytas elektrolizės būdu, tada šių dalelių masė yra daug kartų mažesnė už mažiausio atomo – vandenilio atomo masę. Taigi išvada apie tai, kad egzistuoja įkrautos dalelės, kurių masė yra žymiai mažesnė už atomo masę ir kurios yra įtrauktos į visų elementų atomus kaip komponentai. Thomsonas pasiūlė tokias daleles vadinti „kūneliais“. Pasak jo, šie korpusai yra visų elementų atomų dalis.
Nepriklausomai nuo Thomsono, katodinių spindulių e/m vertė buvo nustatyta pagal Walteris Kaufmanas(1871-1947). Matuodamas katodinių spindulių pluošto įlinkį magnetiniame lauke ir žinodamas katodo ir anodo potencialų skirtumą, Kaufmanas apskaičiavo e/m reikšmę, kurios eiliškumas buvo toks pat kaip ir Tomsono. Tačiau Kaufmanas savo pirmajame darbe nepadarė tų pačių išvadų kaip Thomsonas. Jis rašė, kad įvairių metalų ir dujų e/m pastovumo faktas ir reikšmingas šios reikšmės nuokrypis nuo krūvio ir jonų masės santykio, apskaičiuoto iš elektrolizės reiškinio, yra labai sunkiai paaiškinamas. Netrukus Thomsonas nustatė įkrautų dalelių krūvio ir masės santykį, gautą apšviečiant metalinį paviršių ultravioletiniais spinduliais, t.y. panaudojo fotoelektrinio efekto reiškinį.
Pirmiausia pastebėtas fotoelektrinio efekto reiškinys Hertz, kas tai pastebėjo elektros kibirkštis peršoka per kibirkšties tarpą esant mažesniam potencialų skirtumui, jei jis yra apšviestas ultravioletinė šviesa. Vėlesni eksperimentai taip pat parodė, kad įkrautas laidininkas pastebimai praranda krūvį, jei jį apšviečia ultravioletiniai spinduliai.
1888 metais fotoelektrinio efekto reiškinį tyrinėjo Aleksandras Grigorjevičius Stoletovas(1836-1896). Jis nustatė, kad fotoelektrinis efektas taip pat gali atsirasti esant mažam potencialui, ir sukūrė klasikinis metodasšio reiškinio stebėjimai.
Stoletovo instaliacija buvo metalinė plokštė C, kuri buvo apšviesta per tinklelį spinduliais iš elektros lankas A. Plokštelė ir tinklelis buvo įtraukti į grandinę, kurioje yra galvaninis akumuliatorius B ir galvanometras. Jei į tinklą buvo įjungta teigiama įtampa, o į plokštę – neigiama, tai pastarajai apšvietus grandine tekėjo srovė. Naudodamas nagrinėjamą tyrimo metodą, Stoletovas nustatė keletą svarbių modelių. Taigi jis parodė, kad fotosrovė atsiranda tik tada, kai tiekiama apšviesta plokštė neigiamas potencialas; kad srovės dydis yra proporcingas šviesos srautas, krentant ant lėkštės; kad yra soties srovė; kad norint gauti fotosrovę reikia apšviesti prietaisą ultravioletiniais spinduliais ir pan.
Matuoti santykį e/m Fotoelektronams Thomson naudojo paprasčiausią fotoelementą, susidedantį iš metalinės plokštės ir metalinio tinklelio, sujungto į grandinę su baterija ir galvanometru. Plokštelė ir tinklelis buvo dedami į indą, iš kurio buvo išpumpuojamas oras. Indo sienelė, per kurią buvo apšviesta metalinė plokštė, buvo pagaminta iš kvarco. Apšviečiant įrašą šviesa, kurioje yra ultravioletiniai spinduliai, Thomsonas pastebėjo, kaip įprasta, galvanometru užfiksuotos fotosrovės atsiradimą. Jeigu dabar visą įrenginį pastatysime į magnetinį lauką, kurio kryptis statmena fotosrovės krypčiai, tai esant tam tikram lauko stiprumo vertei fotosrovė sustos. Akivaizdu, kad tai atsitinka, kai, veikiant magnetiniam laukui, įkrautos dalelės pasisuka nepasiekdamos tinklelio, todėl srovė sustoja. Žinodamas atstumą tarp plokštės ir tinklelio, potencialų skirtumą tarp jų, taip pat išmatuodamas kritinį magnetinio lauko stiprumą, kuriam esant srovė sustoja, Thomsonas nustatė vertę. e /m . Šiuo atveju jis gavo vertę, maždaug sutampančią su verte e/m, kurį jis gavo katodiniams spinduliams.
Svarbiausias atradimas fizikoje pabaigos XIX V. buvo radioaktyvumo atradimas, kuris, be bendros esminės reikšmės, suvaidino svarbus vaidmuo plėtojant idėjas apie elektroną. Radioaktyvumo atradimo postūmis buvo rentgeno spindulių tyrimas.
1896 metais Antoine'as Henri Becquerel(1852-1908), bandydamas atrasti rentgeno spinduliai, kuriuos, jo nuomone, išskiria įvairios medžiagos po to, kai buvo apšviestos saulės šviesa, atrado, kad urano druskos kristalas yra nuolatinis šaltinis tam tikra spinduliuotė, kuri gali prasiskverbti pro nepermatomus ekranus ir sukelti fotografijos plokštės pajuodimą.
Maria Skłodowska-Curie(1867-1934), pradėjęs tyrinėti naują reiškinį, priėjo išvados, kad m urano rūdos ir yra medžiagų, kurios taip pat turi spinduliavimo savybę, kurią ji vadina radioaktyviomis. Dėl sunkaus Marijos darbo ir Pierre'as Curie(1859-1906) pavyko išskirti naują elementą iš urano rūdų (1898), kurios radioaktyvumas buvo daug didesnis nei urano. Šis elementas buvo pavadintas radžiu.
Vėl tyrinėk atviri reiškiniai Daugelis fizikų ėmėsi šio klausimo. Jiems iškilo du klausimai.
Pirma, tai yra gamtos klausimas radioaktyvioji spinduliuotė. Jau įtraukta trumpas laikas po Becquerel atradimo paaiškėjo, kad radioaktyvioji spinduliuotė yra nevienalytė ir turi tris komponentus, kurie vadinami alfa, beta versija Ir gama- spinduliai. Paaiškėjo, kad alfa- Ir beta versija-spinduliai yra atitinkamai teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių srautai. Gamta gama-radiacija buvo patikslinta vėliau, nors gana anksti buvo išsakyta nuomonė, kad tai elektromagnetinė spinduliuotė.
Antrasis klausimas, iškilęs dėl radioaktyviosios spinduliuotės tyrimo, buvo sunkesnis ir buvo nustatyti šių spindulių nešamą energijos šaltinį. Iš pradžių buvo pasiūlyta, kad radioaktyvaus skilimo metu spinduliuotės energija paimama iš išorės, iš erdvės, supančios radioaktyviąją medžiagą. Tačiau ši hipotezė sukėlė daug prieštaravimų. Hipotezė, kad radioaktyviosios spinduliuotės energijos šaltinio reikia ieškoti viduje radioaktyvioji medžiaga, atrodė įtikinamesnis. Tačiau klausimas, kokia energija yra atomo viduje, kuri išsiskiria jo skilimo metu ir išsiskiria kartu su spinduliuote, buvo neaiškus, kaip ir bendras paties atomo mechanizmo klausimas. radioaktyvus skilimas, o pirmosios teorijos, atsiradusios šiai problemai išspręsti, negalėjo būti laikomos įtikinančiomis.
Susijusi informacija.
Elektros srovė metaluose
Metalai yra geri elektros laidininkai. Taip yra dėl jų vidinė struktūra. Visi metalai turi išorinių valentinių elektronų, silpnai surištų su branduoliu, o kai atomai susijungia į kristalinę gardelę, šie elektronai tampa bendri, priklausantys visam metalo gabalui.
Įkrovimo laikikliai metaluose yra elektronų .
Metaluose esantys elektronai, patekę į elektrinį lauką, juda su konstanta vidutinis greitis, proporcingas lauko stiprumui.
Laidininko varžos priklausomybė nuo temperatūros
Kylant temperatūrai, didėja laidumo elektronų šiluminio judėjimo greitis, dėl kurio padidėja susidūrimų su kristalinės gardelės jonais dažnis ir dėl to padidėja atsparumas.
Superlaidumas - staigaus laidininko varžos sumažėjimo iki nulio reiškinys, kai atšaldomas kritinė temperatūra(priklausomai nuo medžiagos rūšies).
Superlaidumas yra kvantinis efektas. Tai paaiškinama tuo, kad kada žemos temperatūros makroskopinis elektronų skaičius elgiasi kaip vienas objektas. Jie negali keistis energijos dalimis su kristaline gardele, kurios yra mažesnės nei jų rišimosi energija, todėl šiluminė energija neskleidžiama, o tai reiškia, kad nėra pasipriešinimo.
Toks elektronų derinys įmanomas, kai jie sudaro bozonines (Cooperio) poras – koreliuojančią elektronų būseną su priešingais sukiniais ir momentais.
Meisnerio efektas yra magnetinio lauko poslinkis iš superlaidininko. Neslopintos srovės cirkuliuoja laidininko viduje superlaidžioje būsenoje, sukurdamos magnetinį lauką, priešingą išoriniam. Stiprus magnetinis laukas naikina superlaidumą.
Elektros srovė skysčiuose
Elektrolitai Įprasta vadinti diriguojančią terpę, kurioje teka elektros srovė lydimas medžiagos pernešimo
Pasiekę katodą, vario jonai yra neutralizuojami katodo elektronų pertekliaus ir virsta neutraliais atomais, kurie nusėda ant katodo. Chloro jonai, pasiekę anodą, atiduoda po vieną elektroną. Chloras ant anodo išsiskiria burbuliukų pavidalu.
Elektrolizės dėsnį eksperimentiškai nustatė anglų fizikas M. Faradėjus 1833 m. Faradėjaus dėsnis)
m- grynos medžiagos masė, išsiskirianti dėl elektrolizės
k- medžiagos elektrocheminis ekvivalentas
Čia N A- Avogadro konstanta, M = m 0 N A- molinė masė medžiagos,
F = eN A = 96485 C/mol- Faradėjaus konstanta
Faradėjaus konstanta skaitine prasme yra lygi krūviui, kuris turi būti praleistas per elektrolitą, kad elektrode išsiskirtų vienas molis monovalentės medžiagos
Faradėjaus elektrolizės dėsnis
Elektros srovė dujose
Įprastomis sąlygomis visos dujos yra dielektrikai, tai yra, jos nelaidžia elektros srovės. Ši savybė paaiškina, pavyzdžiui, plačiai paplitusį oro kaip izoliacinės medžiagos naudojimą. Jungiklių ir automatinių jungiklių veikimo principas pagrįstas būtent tuo, kad atidarę jų metalinius kontaktus, tarp jų sukuriame oro sluoksnį, kuris nelaidžia srovės.
Tačiau tam tikromis sąlygomis dujos gali tapti laidininkais. Pavyzdžiui, liepsna, patekusi į tarpą tarp dviejų metalinių diskų (žr. paveikslą), galvanometras pastebi srovės atsiradimą. Išvada tokia: liepsna, tai yra iki aukštos temperatūros įkaitintos dujos, yra elektros srovės laidininkas.
Šildymas – nėra vienintelis būdas paverčiant dujas laidininku. Vietoj liepsnos galite naudoti ultravioletinius arba rentgeno spinduliuotė, taip pat alfa dalelių ar elektronų srautas. Eksperimentai parodė, kad bet kuri iš šių priežasčių sukelia dujų molekulių jonizaciją.
Srovės pratekėjimas per dujas vadinamas dujų išlydžiu. Ką tik pažvelgėme į vadinamojo neišsilaikančios iškrovos pavyzdį. Jis taip vadinamas, nes jai palaikyti reikalingas kažkoks jonizatorius – liepsna, spinduliuotė ar įkrautų dalelių srautas. Eksperimentai rodo, kad pašalinus jonizatorių, jonai ir elektronai netrukus vėl susijungia (sakoma: rekombinuoja), vėl sudarydami elektriškai neutralias molekules. Dėl to dujos nustoja vesti srovę, tai yra, tampa dielektriku.
Nepriklausomas ir nepriklausomas dujų laidumas
Norint, kad dujos būtų laidžios, vienaip ar kitaip į jas reikia įvesti arba sukurti laisvųjų krūvininkų – įkrautų dalelių. Šiuo atveju galimi du atvejai: arba šios įkrautos dalelės susidaro veikiant kai kuriems išorinis veiksnys arba jie įvedami į dujas iš išorės - nepriklausomas laidumas, arba jie susidaro dujose veikiant pačiam elektriniam laukui, esančiam tarp elektrodų - nepriklausomas laidumas.
Neišlaikančio laidumo atveju, esant mažoms U reikšmėms, grafikas atrodo kaip tiesi linija, t.y. Omo dėsnis apytiksliai lieka galioti; Didėjant U, kreivė su tam tikru įtempimu pasilenkia ir virsta horizontalia tiesia linija.
Tai reiškia, kad pradedant nuo tam tikros įtampos, srovė išlieka pastovią vertę, nepaisant įtampos padidėjimo. Ši pastovi, nuo įtampos nepriklausoma srovės vertė vadinama soties srove.
Priklausomas dujų išleidimas - iškrova, kuri egzistuoja tik veikiant išoriniams jonizatoriams.
Didėjant įtampai, atsiranda smūginė jonizacija – elektronų išmušimo iš neutralių molekulių reiškinys – krūvininkų skaičius didėja kaip lavina. Atsiranda nepriklausomas iškrovimas.
Savarankiškas dujų išleidimas - iškrova, atsirandanti pašalinus išorinius jonizatorius.
Procesai, turintys įtakos dujų laidumui
|
Šiluminė jonizacija- susidūrus neutraliems atomams, elektronai išmušami ir atomai virsta teigiamais jonais |
|
|
Jonizacija spinduliuote(fotojonizacija) - atomo skilimas į elektroną ir teigiamą joną veikiant šviesai |
|
|
Elektronų smūgio jonizacija- elektrono išmušimas iš atomo pagreitintu elektronu, kad susidarytų teigiamas jonas |
|
|
Antrinė elektronų emisija iš katodo - elektronų išmušimas iš katodo teigiamais jonais |
|
|
Termioninė emisija- įkaitinto metalo elektronų emisija |
|
Švytėjimo iškrova: Esant kelių dešimtųjų gyvsidabrio milimetro dujų slėgiui, iškrova turi tipišką formą, schematiškai parodyta Fig. Tai srovė jonizuotose dujose, tiksliau – žemos temperatūros plazmoje. Švytėjimo išlydis susidaro, kai srovė teka per išleidžiamas dujas. Kai tik įtampa viršija tam tikrą vertę, dujos kolboje jonizuojasi ir atsiranda švytėjimas. Tai iš esmės yra elektros srovė ne tiek dujose, kiek plazmoje. Dujų (plazmos) švytėjimo spalva priklauso nuo dujų medžiagos.
Kibirkštinis iškrovimas: Esant pakankamai dideliam lauko stipriui (apie 3 MV/m), tarp elektrodų atsiranda elektros kibirkštis, kuri atrodo kaip ryškiai šviečiantis apvijos kanalas, jungiantis abu elektrodus. Dujos šalia kibirkšties įkaista iki aukštos temperatūros ir staiga išsiplečia, sukeldamos garso bangos, ir išgirstame būdingą traškėjimą. Atsiranda normaliomis sąlygomis, normaliomis sąlygomis atmosferos slėgis, kaip ir švytėjimo iškrova atsiranda dėl dujų jonizacijos, bet su aukštos įtampos, priešingai nei lankinis išlydis, kur tai visų pirma svarbu didelio tankio srovė
Koronos iškrova: atsiranda stipriame elektriniame lauke, kurio intensyvumas yra pakankamas, kad sukeltų dujų (arba skysčio) jonizaciją. Šiuo atveju elektrinis laukas yra nevienodas, kai kuriose vietose intensyvumas yra daug didesnis. Susidaro lauko potencialų gradientas (skirtumas), o ten, kur potencialas didesnis, dujų jonizacija vyksta stipriau, intensyviau, tada jonų srautas pasiekia kitą lauko dalį ir taip susidaro elektros srovė. Dėl to susidaro keistų formų vainikinių dujų išlydis, priklausomai nuo laidininkų – lauko stiprumo šaltinių – geometrijos.
Lanko iškrova: atstovauja elektros gedimas dujos, kurios vėliau tampa nuolatine plazmine iškrova – lanku, susidaro elektros lankas. Lankinis išlydis pasižymi žemesne įtampa nei švytėjimo išlydis. Išlaikomas daugiausia dėl terminės emisijos, kai iš elektrodų išsiskiria elektronai. Senas tokio lanko pavadinimas yra „voltinis lankas“. Išskirtinis bruožas Tokiam lankui būdingas didelis srovės tankis ir žema įtampa, kurią riboja srovės šaltinis. Norint sukurti tokį lanką, elektrodai suartinami, įvyksta gedimas ir tada jie atsiskiria.
Pristatymas tema: “ Elektros srovė įvairiose aplinkose ”
Atlieka Žitina Karina
8 klasės mokinys.
Elektros srovė gali tekėti penkiose skirtingose terpėse:
Metallah
Vakuuminis
Puslaidininkiai
Skysčiai
Elektros srovė metaluose:
Elektros srovė metaluose – tai tvarkingas elektronų judėjimas veikiant elektriniam laukui. Eksperimentai rodo, kad srovei tekant metaliniu laidininku, jokia medžiaga neperduodama, todėl metalo jonai nedalyvauja perduodant elektros krūvį.
Tolmano ir Stewarto eksperimentai įrodo, kad metalai turi elektroninį laidumą
Ritė su didelis skaičius buvo įvesti plonos vielos posūkiai greitas sukimasis aplink savo ašį. Ritės galai buvo prijungti prie jautraus jutiklio naudojant lanksčius laidus. balistinis galvanometras G. Neišsukta ritė smarkiai sulėtėjo, o grandinėje dėl elektronų inercijos atsirado trumpalaikė srovė.
Išvada: 1.krūvio nešėjai metaluose yra elektronai;
2. krūvininkų formavimosi procesas – socializacija valentiniai elektronai;
3.srovės stipris yra tiesiogiai proporcingas įtampai ir atvirkščiai proporcingas laidininko varžai - Omo dėsnis yra įvykdytas;
4. techninis pritaikymas elektros srovė metaluose: variklių apvijos, transformatoriai, generatoriai, laidai pastatų viduje, elektros perdavimo tinklai, maitinimo kabeliai.
Elektros srovė vakuume
- Vakuuminis- labai išretintos dujos, kuriose vidutinis ilgis kelias be dalelių didesnio dydžio indas, tai yra, molekulė skrenda iš vienos indo sienelės į kitą, nesusidurdama su kitomis molekulėmis. Dėl to vakuume nėra nemokama žiniasklaidaįkraunama ir nevyksta elektros srovė. Krūvnešiams sukurti vakuume naudojamas termioninės emisijos reiškinys.
TERMINĖ ELEKTRONŲ EMISIJA – tai elektronų „išgaravimo“ reiškinys nuo įkaitinto metalo paviršiaus.
Metalo oksidu padengta metalinė spiralė įvedama į vakuumą, ji kaitinama elektros srove (kaitrinė grandinė) ir nuo spiralės paviršiaus išgaruoja elektronai, kurių judėjimą galima valdyti naudojant elektrinį lauką.
Skaidrėje pavaizduota dviejų elektrodų lempa
Ši lempa vadinama vakuuminiu diodu
Šis elektronų vamzdis vadinamas vakuuminiu TRIOD.
Jis turi trečiąjį elektrodą – tinklelį, potencialo ženklą, ant kurio valdomas elektronų srautas.
Išvados: 1. krūvininkai – elektronai;
2. krūvininkų susidarymo procesas – terminė emisija;
3.Omo dėsnis neįvykdytas;
4.techninis pritaikymas - vakuuminiai vamzdžiai (diodai, triodai), katodinių spindulių vamzdžiai.
Elektros srovė puslaidininkiuose
Kai šildomas arba apšviečiamas, kai kurie elektronai gali laisvai judėti kristale, todėl, veikiant elektriniam laukui, atsiranda kryptingas elektronų judėjimas.
Puslaidininkiai yra laidininkų ir izoliatorių kryžius.
- Puslaidininkiai - kietosios medžiagos, kurio laidumas priklauso nuo išorinės sąlygos(daugiausia iš šildymo ir apšvietimo).
Mažėjant temperatūrai, mažėja metalų atsparumas. Puslaidininkiuose, priešingai, mažėjant temperatūrai, atsparumas didėja ir arti absoliutus nulis jie praktiškai tampa izoliatoriais.
Priklausomybė varžaρ gryno puslaidininkio iš absoliuti temperatūra T .
Puslaidininkių savitasis laidumas
Germanio atomų išoriniame apvalkale yra keturi silpnai surišti elektronai. Jie vadinami valentiniai elektronai . IN kristalinė gardelė kiekvienas atomas yra apsuptas keturių artimiausi kaimynai. Ryšys tarp atomų germanio kristale yra kovalentinis t.y., jį vykdo valentinių elektronų poros. Kiekvienas valentinis elektronas priklauso dviem atomams Germanio kristale esantys valentingi elektronai yra daug stipriau surišti su atomais nei metaluose. Todėl laidumo elektronų koncentracija kambario temperatūroje puslaidininkiuose yra daug dydžių mažesnė nei metaluose. Germanio kristalo temperatūrai artima absoliutus nulis, visi elektronai yra užimti formuojant ryšius. Toks kristalas nepraleidžia elektros srovės.
Elektronų ir skylių poros susidarymas
Didėjant temperatūrai arba didėjant apšvietimui, kai kurie valentiniai elektronai gali gauti energijos, kurios pakaktų lūžti kovalentiniai ryšiai. Tada kristale atsiras laisvųjų elektronų(laidumo elektronai). Tuo pačiu metu susidaro laisvos vietos, kur nutrūksta ryšiai, kurių neužima elektronai. Šios laisvos darbo vietos vadinamos " skyles ».
Puslaidininkių priemaišų laidumas
Puslaidininkių laidumas, esant priemaišoms, vadinamas priemaišų laidumu. Yra du tipai priemaišų laidumas – elektroninis Ir skylė laidumas.
Elektroninė Ir skylė laidumas.
Jei priemaišos valentingumas yra didesnis nei gryno puslaidininkio, tada atsiranda laisvųjų elektronų. Laidumas – elektroninis, priemaiša donoras, puslaidininkis n - savotiškai.
Jei priemaišos valentingumas yra mažesnis nei gryno puslaidininkio, tada atsiranda jungties pertrūkiai – skylės. Laidumas – skylė, priemaiša priėmėjas, puslaidininkis p - savotiškai.
Išvados: 1. krūvininkai – elektronai ir skylės;
2. krūvininkų susidarymo procesas – kaitinimas, apšvietimas arba priemaišų įvedimas;
3.Omo dėsnis neįvykdytas;
4.techninis pritaikymas – elektronika.
Elektros srovė skysčiuose
- Elektrolitai Įprasta vadinti laidžiąsias terpes, kuriose elektros srovės tėkmę lydi medžiagos pernešimas. Laisvųjų krūvių nešėjai elektrolituose yra teigiamo ir neigiamo krūvio jonai. Elektrolitai yra vandeniniai tirpalai neorganinės rūgštys, druskos ir šarmai.
Didėjant temperatūrai elektrolitų varža mažėja, nes didėjant temperatūrai jonų skaičius didėja.
- Elektrolito varžos ir temperatūros grafikas.
Elektrolizės reiškinys
Tai medžiagų, įtrauktų į elektrolitus, išsiskyrimas ant elektrodų;
Teigiamai įkrauti jonai (anijonai), veikiami elektrinio lauko, linksta į neigiamą katodą, o neigiamai įkrauti jonai (katijonai) linksta į teigiamą anodą.
Prie anodo neigiami jonai atiduoda papildomus elektronus ( oksidacijos reakcija)
Prie katodo teigiami jonai priima trūkstamus elektronus (redukcija).
Faradėjaus elektrolizės dėsniai.
Elektrolizės dėsniai nustato medžiagos, išsiskiriančios elektrolizės metu prie katodo ar anodo, masę per visą elektros srovės pratekėjimo per elektrolitą laikotarpį.
K yra medžiagos elektrocheminis ekvivalentas,
skaičiais lygus masei medžiaga, išsiskirianti ant elektrodo, kai per elektrolitą praeina 1 C krūvis.
Išvada: 1. krūvininkai – teigiami ir neigiami jonai;
- 2. krūvininkų susidarymo procesas – elektrolitinė disociacija;
- 3 .elektrolitai paklūsta Omo dėsniui;
- 4.Elektrolizės taikymas
:
spalvotųjų metalų gavimas(nešvarumų šalinimas – rafinavimas); galvanizavimas- metalo dangų gavimas (nikeliavimas, chromavimas, auksavimas, sidabravimas ir kt.);
elektrotipas- nulupamų dangų (reljefinių kopijų) gavimas.
Elektros srovė dujose
Įkraukime kondensatorių ir prijungkime jo plokštes prie elektrometro. Kondensatoriaus plokščių įkrovimas trunka neribotą laiką, nėra įkrovos perkėlimo iš vienos kondensatoriaus plokštės į kitą. Todėl oras tarp kondensatoriaus plokščių nelaidžia srovės.
Įprastomis sąlygomis jokios dujos nelaidžia elektros srovės. Dabar pašildykime orą tarpe tarp kondensatoriaus plokščių, įvesdami į jį uždegtą degiklį. Elektrometras parodys srovės atsiradimą, todėl esant aukštai temperatūrai dalis neutralių dujų molekulių skyla į teigiamus ir neigiamus jonus. Šis reiškinys vadinamas jonizacija dujų.
Elektros srovės perėjimas per dujas vadinamas išlydžiu.
Iškrova, kuri egzistuoja veikiant išoriniam jonizatoriui, yra priklausomas .
Jei išorinio jonizatoriaus veikimas tęsiasi, tada po tam tikrą laiką Dujose nustatoma vidinė jonizacija (jonizacija elektronų smūgiu) ir išlydis tampa nepriklausomas .
Savaiminio išsikrovimo tipai:
SKIRTAS
KARŪNA
Kibirkštinis iškrovimas
Esant pakankamai dideliam lauko stipriui (apie 3 MV/m), tarp elektrodų atsiranda elektros kibirkštis, kuri atrodo kaip ryškiai šviečiantis apvijos kanalas, jungiantis abu elektrodus. Dujos šalia kibirkšties įkaista iki aukštos temperatūros ir staiga išsiplečia, todėl atsiranda garso bangos ir girdime būdingą traškėjimą.
Žaibas. Gražus ir pavojingas gamtos reiškinys – žaibas – tai kibirkštinis išlydis atmosferoje.
Jau XVIII amžiaus viduryje buvo manoma, kad audros debesys nešti didelius elektros krūvius ir tas žaibas yra milžiniška kibirkštis, niekuo, išskyrus savo dydį, nesiskirianti nuo kibirkšties tarp elektros mašinos kamuoliukų. Tai, pavyzdžiui, nurodė rusų fizikas ir chemikas Michailas Vasiljevičius Lomonosovas (1711-1765) kartu su kitais. mokslo klausimais susidoroti su atmosferos elektra.
Elektros lankas (lanko išlydis)
1802 metais rusų fizikas V.V. Petrovas (1761-1834) išsiaiškino, kad jei prie didelės elektros baterijos polių pritvirtinsite du medžio anglies gabalus ir, sujungdami anglis, jas šiek tiek pastumsite vienas nuo kito, tada tarp anglies galų susidarys ryški liepsna ir pačių anglių galai taps baltai karšti, skleisdami akinančią šviesą.
Jis susidaro dėl kryptingo laisvųjų elektronų judėjimo ir kad šiuo atveju medžiagos, iš kurios pagamintas laidininkas, pokyčių neįvyksta.
Vadinami tokie laidininkai, kuriuose elektros srovei praeinant nevyksta cheminiai jų medžiagos pokyčiai pirmos rūšies dirigentai. Tai apima visus metalus, anglį ir daugybę kitų medžiagų.
Tačiau gamtoje taip pat yra elektros srovės laidininkų, kuriuose, praeinant srovei, cheminiai reiškiniai. Šie laidininkai vadinami antrosios rūšies laidininkai. Tai daugiausia įvairūs rūgščių, druskų ir šarmų tirpalai vandenyje.
Jei į stiklinį indą įpilsite vandens ir įlašinsite kelis lašus sieros rūgšties (arba kitos rūgšties ar šarmo), tada paimkite dvi metalines plokštes ir sujungsite prie jų laidininkus, nuleisdami šias plokštes į indą ir prijungdami srovės šaltinį kitus laidininkų galus per jungiklį ir ampermetrą, tada iš tirpalo išsileis dujos ir tai tęsis tol, kol grandinė bus uždaryta, nes parūgštintas vanduo iš tiesų yra laidininkas. Be to, plokštės pradės pasidengti dujų burbuliukais. Tada šie burbuliukai nutrūks nuo plokštelių ir išeis.
Kai elektros srovė teka per tirpalą, cheminiai pokyčiai, dėl ko išsiskiria dujos.
Antrosios rūšies laidininkai vadinami elektrolitais, o reiškinys, kuris atsiranda elektrolite, kai per jį praeina elektros srovė.
Metalinės plokštės, panardintos į elektrolitą, vadinamos elektrodais; vienas iš jų, prijungtas prie teigiamo srovės šaltinio poliaus, vadinamas anodu, o kitas, prijungtas prie neigiamo poliaus, vadinamas katodu.
Kas lemia elektros srovės praėjimą skysčio laidininke? Pasirodo, tokiuose tirpaluose (elektrolituose) rūgščių (šarmų, druskos) molekulės, veikiamos tirpiklio (in šiuo atveju vanduo) padalintas į du komponentus ir Viena molekulės dalelė turi teigiamą elektros krūvį, o kita – neigiamą.
Molekulės dalelės, turinčios elektrinį krūvį, vadinamos jonais. Kai rūgštis, druska ar šarmas ištirpsta vandenyje, didelis kiekis tiek teigiamų, tiek neigiamų jonų.
Dabar turėtų paaiškėti, kodėl per tirpalą praėjo elektros srovė, nes tarp elektrodų, prijungtų prie srovės šaltinio, buvo sukurta įtampa, kitaip tariant, vienas iš jų buvo įkrautas teigiamai, o kitas - neigiamai. Šio potencialų skirtumo įtakoje teigiami jonai pradėjo maišytis link neigiamo elektrodo – katodo, o neigiami – link anodo.
Taigi chaotiškas jonų judėjimas tapo tvarkingu priešingu neigiamų jonų judėjimu viena kryptimi, o teigiamų – kita. Šis krūvio perdavimo procesas sudaro elektros srovės srautą per elektrolitą ir vyksta tol, kol yra potencialų skirtumas tarp elektrodų. Išnykus potencialų skirtumui, sustoja srovė per elektrolitą, sutrinka tvarkingas jonų judėjimas ir vėl prasideda chaotiškas judėjimas.
Kaip pavyzdį apsvarstykite elektrolizės reiškinį, kai per tirpalą teka elektros srovė vario sulfatas CuSO4 su į jį nuleistais variniais elektrodais.
Elektrolizės reiškinys, kai srovė teka per vario sulfato tirpalą: C - indas su elektrolitu, B - srovės šaltinis, C - jungiklis
Taip pat bus priešpriešinio eismo jonus į elektrodus. Teigiamas jonas bus vario jonas (Cu), o neigiamas jonas bus rūgšties liekana (SO4). Vario jonai, besiliečiantys su katodu, išsikraus (pritvirtins trūkstamus elektronus), t.y., pavirs neutraliomis gryno vario molekulėmis ir nusėda ant katodo plono (molekulinio) sluoksnio pavidalu.
Neigiami jonai, pasiekę anodą, taip pat išsikrauna (atsiduoda elektronų perteklių). Tačiau tuo pat metu jie įeina cheminė reakcija su anodo variu, ko pasekoje į rūgštinę liekaną SO4 pridedama vario molekulė Cu ir susidaro vario sulfato CuS O4 molekulė, kuri grąžinama atgal į elektrolitą.
Nuo šio cheminis procesas nutekėjimai ilgą laiką, tada ant katodo nusėda varis, išsiskiria iš elektrolito. Tokiu atveju elektrolitas, o ne vario molekulės, kurios nuėjo į katodą, dėl antrojo elektrodo – anodo – ištirpimo gauna naujas vario molekules.
Tas pats procesas vyksta, jei vietoj vario naudojami cinko elektrodai, o elektrolitas yra cinko sulfato Zn SO4 tirpalas. Cinkas taip pat bus perkeltas iš anodo į katodą.
Taigi, Skirtumas tarp elektros srovės metaluose ir skysčių laidininkų slypi tame, kad metaluose tik laisvieji elektronai yra krūvininkai, t.y. neigiami krūviai, o elektrolituose jį perneša priešingai įkrautos medžiagos dalelės - jonai, judantys priešingomis kryptimis. Todėl jie taip sako Elektrolitai pasižymi joniniu laidumu.
Elektrolizės reiškinys 1837 m. atrado B. S. Jacobi, atlikęs daugybę tyrimų ir tobulinimo eksperimentų. cheminių šaltinių srovė Jacobi nustatė, kad vienas iš elektrodų, įdėtų į vario sulfato tirpalą, pasidengė variu, kai per jį praeina elektros srovė.
Šis reiškinys vadinamas galvanizavimas, dabar yra labai didelis praktinis pritaikymas. Vienas iš pavyzdžių yra metalinių objektų dengimas. plonu sluoksniu kiti metalai, pvz., nikeliavimas, auksavimas, sidabravimas ir kt.
Dujos (įskaitant orą) normaliomis sąlygomis nelaidžia elektros srovės. Pavyzdžiui, nuogi, pakabinti lygiagrečiai vienas kitam, atsiduria vienas nuo kito atskirti oro sluoksniu.
Tačiau veikiant aukštai temperatūrai, dideliems potencialų skirtumams ir dėl kitų priežasčių, dujos, kaip ir skysčių laidininkai, jonizuojasi, t.y. dideli kiekiai dujų molekulių dalelės, kurios, būdamos elektros nešėjais, palengvina elektros srovės pratekėjimą per dujas.
Tačiau tuo pačiu metu dujų jonizacija skiriasi nuo skysčio laidininko jonizacijos. Jei skystyje molekulė suyra į dvi įkrautas dalis, tai dujose, veikiant jonizacijai, nuo kiekvienos molekulės visada atsiskiria elektronai ir jonas lieka teigiamai įkrautos molekulės dalies pavidalu.
Kai tik dujų jonizacija sustos, jos nustos laidžios, o skystis visada išliks elektros srovės laidininku. Vadinasi, dujų laidumas yra laikinas reiškinys, priklausantis nuo išorinių priežasčių veikimo.
Tačiau yra dar vienas vadinamas lanko išlydis arba tiesiog elektros lankas. Elektros lanko reiškinį XIX amžiaus pradžioje atrado pirmasis Rusijos elektros inžinierius V. V. Petrovas.
V.V. Petrovas, atlikęs daugybę eksperimentų, atrado, kad tarp dviejų anglių, prijungtų prie srovės šaltinio, ore vyksta nuolatinė elektros iškrova, kurią lydi ryški šviesa. Savo raštuose V. V. Petrovas rašė, kad šiuo atveju „tamsi ramybė gali būti apšviesta gana ryškiai“. Taip pirmą kartą buvo gauta elektros šviesa, kurį praktiškai pritaikė kitas Rusijos elektros inžinierius Pavelas Nikolajevičius Yablochkovas.
Yablochkov žvakė, kurios veikimas pagrįstas elektros lanko naudojimu, tais laikais padarė tikrą revoliuciją elektros inžinerijoje.
Lanko išlydis ir šiandien naudojamas kaip šviesos šaltinis, pavyzdžiui, prožektoriuose ir projekciniuose įrenginiuose. Aukšta temperatūra lankinis išlydis leidžia jį naudoti . Šiuo metu lankinės krosnys, maitinamos srove, yra labai didelė jėga, naudojami daugelyje pramonės šakų: plieno, ketaus, geležies lydinių, bronzos ir kt. O 1882 m. N. N. Benardosas pirmą kartą panaudojo lankinį išlydį metalui pjauti ir suvirinti.
Dujų šviesos vamzdeliuose, liuminescencinėse lempose, įtampos stabilizatoriuose, vadinamuosiuose švytinčių dujų išleidimas.
Kibirkštinis išlydis naudojamas dideliems potencialų skirtumams matuoti naudojant rutulinį tarpą, kurio elektrodai yra du metaliniai rutuliai su poliruotu paviršiumi. Rutuliai perkeliami vienas nuo kito ir jiems taikomas išmatuotas potencialų skirtumas. Tada kamuoliukai suartinami, kol tarp jų iššoka kibirkštis. Žinodami kamuoliukų skersmenį, atstumą tarp jų, slėgį, temperatūrą ir oro drėgmę, naudodami specialias lenteles suraskite potencialų skirtumą tarp kamuoliukų. Šiuo metodu kelių procentų tikslumu galima išmatuoti dešimčių tūkstančių voltų potencialų skirtumus.
