Rryma elektrike në metale
Metalet janë përcjellës të mirë të elektricitetit. Kjo është për shkak të tyre strukturën e brendshme. Të gjitha metalet kanë elektrone të valencës së jashtme të lidhura dobët me bërthamën, dhe kur atomet bashkohen në një rrjetë kristalore, këto elektrone bëhen të zakonshme, që i përkasin të gjithë pjesës së metalit.
Bartësit e ngarkesës në metale janë elektronet .
Elektronet në metale, kur vendosen në një fushë elektrike, lëvizin me një shpejtësi mesatare konstante në përpjesëtim me forcën e fushës.
Varësia e rezistencës së përcjellësit nga temperatura
Me rritjen e temperaturës, shpejtësia e lëvizjes termike të elektroneve përçuese rritet, gjë që çon në një rritje të frekuencës së përplasjeve me jonet e rrjetës kristalore dhe, në këtë mënyrë, në një rritje të rezistencës.
Superpërçueshmëri - fenomeni i një rënie të mprehtë të rezistencës së përcjellësit në zero kur ftohet në temperaturë kritike(në varësi të llojit të substancës).
Superpërçueshmëria është një efekt kuantik. Shpjegohet me faktin se kur temperaturat e ulëta numri makroskopik i elektroneve sillen si një objekt i vetëm. Ata nuk mund të shkëmbejnë pjesë të energjisë me rrjetën kristalore që janë më pak se energjia e tyre lidhëse, kështu që nuk ndodh shpërndarja e energjisë termike, që do të thotë mungesë rezistence.
Një kombinim i tillë i elektroneve është i mundur kur ato formojnë çifte bosonike (Cooper) - një gjendje e ndërlidhur e elektroneve me rrotullime dhe momente të kundërta.
Efekti Meissner është zhvendosja e një fushe magnetike nga një superpërçues. Rrymat e pamposhtura qarkullojnë brenda përcjellësit në një gjendje superpërcjellëse, duke krijuar një fushë magnetike të kundërt me atë të jashtme. Një fushë e fortë magnetike shkatërron superpërçueshmërinë.
Rryma elektrike në lëngje
Elektrolitet është zakon të quhen media përçuese në të cilat rrjedha e rrymës elektrike shoqërohet me transferimin e lëndës
Pasi kanë arritur në katodë, jonet e bakrit neutralizohen nga elektronet e tepërta të katodës dhe kthehen në atome neutrale që depozitohen në katodë. Jonet e klorit, duke arritur në anodë, heqin dorë nga një elektron secili. Klori lirohet në anodë në formën e flluskave.
Ligji i elektrolizës u krijua eksperimentalisht nga fizikani anglez M. Faraday në 1833 ( Ligji i Faradeit)
m- masë e substancës së pastër të çliruar si rezultat i elektrolizës
k- elektrike ekuivalent kimik substancave
Këtu N A- Konstantja e Avogadros, M = m 0 N A- molare masë e substancës,
F = eN A =96485 C/mol- Konstante e Faradeit
Konstanta e Faradeit është numerikisht e barabartë me ngarkesën që duhet të kalojë përmes elektrolitit për të lëshuar një mol të një substance monovalente në elektrodë
Ligji i Faradeit për elektrolizën
Rryma elektrike në gaze
Në kushte normale, të gjithë gazrat janë dielektrikë, domethënë nuk përçojnë rrymë elektrike. Kjo veti shpjegon, për shembull, përdorimin e gjerë të ajrit si një substancë izoluese. Parimi i funksionimit të çelsave dhe ndërprerësve bazohet pikërisht në faktin se duke hapur kontaktet e tyre metalike, krijojmë midis tyre një shtresë ajri që nuk përcjell rrymë.
Megjithatë, në kushte të caktuara, gazrat mund të bëhen përcjellës. Për shembull, një flakë e futur në hapësirën midis dy disqeve metalike (shih figurën) bën që galvanometri të vërejë pamjen e një rryme. Përfundimi vijon: një flakë, domethënë një gaz i ndezur në një temperaturë të lartë, është një përcjellës i rrymës elektrike.
Ngrohje - nr mënyra e vetme duke e shndërruar gazin në një përcjellës. Në vend të flakës, mund të përdorni ultravjollcë ose rrezatimi me rreze x, si dhe rrjedha e grimcave alfa ose elektroneve. Eksperimentet kanë vërtetuar se veprimi i ndonjë prej këtyre shkaqeve çon në jonizimin e molekulave të gazit.
Kalimi i rrymës përmes gazeve quhet shkarkim i gazit. Sapo kemi parë një shembull të të ashtuquajturit shkarkim jo vetë-qëndrueshëm. Quhet kështu sepse kërkon një lloj jonizuesi për ta mbajtur atë - flakë, rrezatim ose një rrymë grimcash të ngarkuara. Eksperimentet tregojnë se nëse jonizuesi hiqet, jonet dhe elektronet së shpejti ribashkohen (thonë: rikombino), duke formuar përsëri molekula elektrike neutrale. Si rezultat, gazi ndalon kryerjen e rrymës, domethënë bëhet dielektrik.
Përçueshmëri e pavarur dhe jo e pavarur e gazeve
Për të bërë një përçues gazi, është e nevojshme në një mënyrë ose në një tjetër të futni në të ose të krijoni në të transportues të lirë të ngarkesës - grimca të ngarkuara. Në këtë rast, dy raste janë të mundshme: ose këto grimca të ngarkuara krijohen nga veprimi i disave faktor i jashtëm ose futen në gaz nga jashtë - jo vetëpërçueshmëri, ose krijohen në gaz nga veprimi i fushë elektrike, ekzistuese midis elektrodave - përçueshmëri e pavarur.
Në rastin e përçueshmërisë jo të qëndrueshme, në vlera të vogla të U, grafiku duket si një vijë e drejtë, d.m.th. Ligji i Ohmit përafërsisht mbetet në fuqi; Ndërsa U rritet, kurba përkulet me njëfarë tensioni dhe kthehet në një vijë të drejtë horizontale.
Kjo do të thotë se duke filluar nga një tension i caktuar, rryma mbetet konstante pavarësisht rritjes së tensionit. Kjo vlerë e rrymës konstante, e pavarur nga tensioni quhet rrymë e ngopjes.
Shkarkim gazi jo i vetëqëndrueshëm - një shkarkim që ekziston vetëm nën ndikimin e jonizuesve të jashtëm.
Me rritjen e tensionit, ndodh jonizimi i ndikimit - fenomeni i eliminimit të elektroneve nga molekulat neutrale - numri i bartësve të ngarkesës rritet si një ortek. Ndodh një shkarkim i pavarur.
Shkarkimi i gazit vetë-qëndrueshëm - shkarkimi që ekziston pas heqjes së jonizuesve të jashtëm.
Proceset që ndikojnë në përçueshmërinë e gazeve
|
Jonizimi termik- kur atomet neutrale përplasen, elektronet rrëzohen dhe atomet shndërrohen në jone pozitive |
|
|
Jonizimi nga rrezatimi(fotoionizimi) - zbërthimi i një atomi në një elektron dhe një jon pozitiv nën ndikimin e dritës |
|
|
Jonizimi i ndikimit të elektronit- nxjerrja e një elektroni nga një atom nga një elektron i përshpejtuar për të formuar një jon pozitiv |
|
|
Emetimi sekondar i elektroneve nga katoda - nxjerrja e elektroneve nga katoda me anë të joneve pozitive |
|
|
Emetimi termionik- emetimi i elektroneve nga metali i nxehur |
|
Shkarkimi i shkëlqimit: Me një presion gazi prej disa të dhjeta të një milimetri të merkurit, shkarkimi ka një formë tipike, e paraqitur në mënyrë skematike në Fig. Kjo është rryma në gazin e jonizuar, ose më saktë në plazmën me temperaturë të ulët. Një shkarkesë shkëlqimi formohet kur rryma kalon përmes një gazi të shkarkuar. Sapo voltazhi kalon një vlerë të caktuar, gazi në balonë jonizohet dhe ndodh shkëlqim. Kjo është në thelb një rrymë elektrike jo aq në një gaz sa në një plazmë. Ngjyra e shkëlqimit të gazit (plazmës) varet nga substanca e gazit.
Shkarkimi i shkëndijës: Me një forcë mjaftueshmërisht të lartë fushe (rreth 3 MV/m), midis elektrodave shfaqet një shkëndijë elektrike, e cila ka pamjen e një kanali dredha-dredha me shkëlqim të ndezur që lidh të dyja elektroda. Gazi pranë shkëndijës nxehet në një temperaturë të lartë dhe papritmas zgjerohet, duke shkaktuar valët e zërit, dhe dëgjojmë një çarje karakteristike. Ndodh në kushte normale, në kushte normale presioni atmosferik, ashtu si një shkarkim shkëlqyes ndodh si rezultat i jonizimit të gazit, por në tension të lartë, ndryshe nga shkarkimi i harkut, ku është kryesisht i rëndësishëm dendësi të lartë aktuale
Shkarkimi i koronës: ndodh në një fushë të fortë elektrike me intensitet të lartë, e mjaftueshme për të shkaktuar jonizimin e gazit (ose të lëngut). Në këtë rast, fusha elektrike nuk është uniforme në disa vende, intensiteti është shumë më i madh. Formohet një gradient (diferencë) e potencialeve të fushës, dhe aty ku potenciali është më i madh, jonizimi i gazit ndodh më i fortë, më intensiv, atëherë rrjedha e joneve arrin në një pjesë tjetër të fushës, duke formuar kështu një rrjedhë të energjisë elektrike. Si rezultat, formohet një shkarkim gazi korona me forma të çuditshme, në varësi të gjeometrisë së përcjellësve - burimeve të forcës së fushës.
Shkarkimi i harkut: përfaqëson prishje elektrike formohet gaz, i cili më vonë bëhet një shkarkim i përhershëm i plazmës - një hark hark elektrik. Shkarkimi i harkut karakterizohet nga një tension më i ulët se shkarkimi i shkëlqimit. Ruhet kryesisht për shkak të emetimit termionik, kur elektronet lirohen nga elektroda. Emri i vjetër për një hark të tillë është "harku voltaik". Tipar dallues Një hark i tillë karakterizohet nga densiteti i lartë i rrymës dhe tensioni i ulët, i cili kufizohet nga burimi aktual. Për të krijuar një hark të tillë, elektrodat afrohen më afër, ndodh një prishje dhe më pas ato shpërndahen.
Përvoja tregon se dy pllaka të ngarkuara ndryshe të ndara nga një shtresë ajri nuk shkarkohen.
Në mënyrë tipike, një substancë në gjendje të gaztë është një izolues sepse atomet ose molekulat nga të cilat ajo përbëhet përmbajnë të njëjtin numër negative
dhe pozitive ngarkesat elektrike dhe në përgjithësi janë neutrale.
Le të sjellim flakën e një shkrepseje ose llambë shpirtërore në hapësirën midis pllakave (Fig. 164). Në këtë rast, elektrometri do të fillojë të shkarkohet shpejt. Rrjedhimisht, ajri nën ndikimin e flakës u bë një përcjellës. Kur flaka hiqet nga hapësira midis pllakave, shkarkimi i elektrometrit ndalon. I njëjti rezultat mund të merret duke rrezatuar pllakat me dritë harku elektrik. Këto eksperimente vërtetojnë se gazi mund të bëhet një përcjellës i rrymës elektrike.
Dukuria e kalimit të rrymës elektrike nëpër një gaz, vërehet vetëm në kushtet e disa ndikimi i jashtëm, quhet një shkarkesë elektrike jo e vetëqëndrueshme.
Jonizimi termik.
Ngrohja e një gazi e bën atë një përcjellës të rrymës elektrike sepse disa nga atomet ose molekulat e gazit kthehen në jone të ngarkuar.
Për të hequr një elektron nga një atom, duhet të punohet kundër forcave Tërheqja e Kulombit midis një bërthame të ngarkuar pozitivisht dhe një elektroni negativ. Procesi i heqjes së një elektroni nga një atom quhet jonizimi i atomit. Energjia minimale që duhet shpenzuar për të hequr një elektron nga një atom ose molekulë quhet energji lidhëse.
Një elektron mund të shkëputet nga një atom kur dy atome përplasen nëse energjia e tyre kinetike tejkalon energjinë e lidhjes së elektronit. Energjia kinetike e lëvizjes termike të atomeve ose molekulave është drejtpërdrejt proporcionale temperaturë absolute Prandaj, me rritjen e temperaturës së gazit, rritet numri i përplasjeve të atomeve ose molekulave, të shoqëruara me jonizimin.
Procesi i shfaqjes elektronet e lira dhe jonet pozitive që rezultojnë nga përplasjet e atomeve dhe molekulave të gazit në temperatura të larta quhet jonizimi termik.
Një gaz në të cilin një pjesë e konsiderueshme e atomeve ose molekulave jonizohen quhet plazma.
Shkalla e jonizimit termik të plazmës varet nga temperatura. Për shembull, në një temperaturë prej 10,000 K, më pak se 10% e numrit të përgjithshëm të atomeve të hidrogjenit jonizohet në temperatura mbi 20,000 K, hidrogjeni është pothuajse plotësisht i jonizuar.
Elektronet dhe jonet e plazmës mund të lëvizin nën ndikimin e një fushe elektrike. Kështu, në temperatura të ulëta gazi është një izolant, në temperaturat e larta shndërrohet në plazmë dhe bëhet përcjellës i rrymës elektrike.
Fotojonizimi.
Energjia e nevojshme për të hequr një elektron nga një atom ose molekulë mund të transferohet nga drita. Jonizimi
atomet ose molekulat nën ndikimin e dritës quhet fotojonizim.
Shkarkimi elektrik i pavarur.
Kur forca e fushës elektrike rritet në një vlerë të caktuar, në varësi të natyrës së gazit dhe presionit të tij, një rrymë elektrike lind në gaz edhe pa ndikimin e jonizuesve të jashtëm. Dukuria e rrymës elektrike që kalon nëpër një gaz, e pavarur nga veprimi i jonizuesve të jashtëm, quhet shkarkesë elektrike e pavarur.
Në ajër në presion atmosferik, një shkarkesë elektrike e pavarur ndodh me një forcë të fushës elektrike të barabartë me përafërsisht
Mekanizmi kryesor i jonizimit të gazit gjatë një shkarkimi elektrik të pavarur është jonizimi i atomeve dhe molekulave për shkak të ndikimeve të elektroneve.
Jonizimi i ndikimit të elektronit.
Jonizimi nga ndikimi i elektronit bëhet i mundur kur një elektron, gjatë rrugës së tij të lirë, fiton një energji kinetike që tejkalon energjinë e lidhjes së elektronit me atomin.
Energjia kinetike e një elektroni të fituar nën ndikimin e një fushe elektrike me intensitet E është e barabartë me punën e bërë nga forcat e fushës elektrike:
ku është gjatësia e rrugës së lirë.
Prandaj kushti i përafërt për fillimin e jonizimit nga ndikimi i elektronit ka formën
Energjia e lidhjes së elektroneve në atome dhe molekula zakonisht shprehet në elektron volt (eV). 1 eV e barabartë me punën, që krijon fusha elektrike kur lëviz një elektron (ose grimcë tjetër me të ngarkesë elementare) midis pikave të fushës, voltazhi midis të cilave është 1 V:
Energjia e jonizimit të një atomi hidrogjeni, për shembull, është 13.6 eV.
Mekanizmi i vetëshkarkimit.
Zhvillimi i një shkarkimi elektrik të pavarur në një gaz vazhdon si më poshtë. Një elektron i lirë nën ndikimin e një fushe elektrike fiton nxitim. Nëse forca e fushës elektrike është mjaft e lartë, elektroni i rrugës së lirë rrit energjinë e tij kinetike aq shumë sa që e jonizon atë kur përplaset me një molekulë.
Elektroni i parë, i cili shkaktoi jonizimin e molekulës, dhe elektroni i dytë, i lëshuar si rezultat i jonizimit, nën ndikimin e një fushe elektrike fitojnë nxitim në drejtimin nga katoda në anodë. Secila prej tyre, gjatë përplasjeve të mëvonshme, lëshon një elektron më shumë dhe numri total elektronet e lira bëhen
e barabartë me katër. Pastaj, në të njëjtën mënyrë, rritet në 8, 16, 32, 64, etj. Numri i elektroneve të lira që lëvizin nga katoda në anodë rritet si një ortek derisa të arrijnë në anodë (Fig. 165).
Jonet pozitive të formuara në gaz lëvizin nën ndikimin e një fushe elektrike nga anoda në katodë. Kur jonet pozitive godasin katodën dhe nën ndikimin e dritës së emetuar gjatë procesit të shkarkimit, elektronet e reja mund të çlirohen nga katoda. Këto elektrone, nga ana tjetër, përshpejtohen nga fusha elektrike dhe krijojnë orteqe të reja elektron-jonike, kështu që procesi mund të vazhdojë vazhdimisht.
Përqendrimi i joneve në plazmë rritet me zhvillimin e shkarkimit të vetë-qëndrueshëm dhe rezistenca elektrike e hendekut të shkarkimit zvogëlohet. Forca e rrymës në një qark vetë-shkarkues zakonisht përcaktohet vetëm nga rezistenca e brendshme e burimit aktual dhe rezistenca elektrike e elementeve të tjerë të qarkut.
Shkarkimi i shkëndijës. Rrufeja.
Nëse burimi aktual nuk është i aftë të mbajë një shkarkesë elektrike të vetëqëndrueshme për një kohë të gjatë, atëherë shkarkimi i vetëqëndrueshëm që ndodh quhet shkarkesë shkëndijë. Shkarkimi i shkëndijës ndalon një periudhë të shkurtër kohore pas fillimit të shkarkimit si rezultat i një rënie të ndjeshme të tensionit. Shembuj të shkarkimit të shkëndijës janë shkëndijat që ndodhin gjatë krehjes së flokëve, ndarjes së fletëve të letrës ose shkarkimit të një kondensatori.
Rrufeja e vëzhguar gjatë një stuhie përfaqëson gjithashtu një shkarkesë elektrike të pavarur. Fuqia aktuale në kanalin e rrufesë arrin , kohëzgjatja e pulsit aktual është disa dhjetëra mikrosekonda. Një shkarkesë elektrike e pavarur ndërmjet një reje bubullimash dhe Tokës ndalon vetvetiu pas disa goditjeve të vetëtimës, pasi shumica e ngarkesave elektrike të tepërta në renë e bubullimës neutralizohen nga rryma elektrike që rrjedh nëpër kanalin plazmatik të vetëtimës (Fig. 166).
Kur rryma në kanalin e rrufesë rritet, plazma nxehet në një temperaturë më të lartë.
Shkarkimi i shkëlqimit.
Ndërsa presioni i gazit në hendekun e shkarkimit zvogëlohet, kanali i shkarkimit bëhet më i gjerë dhe më pas i gjithë tubi i shkarkimit mbushet në mënyrë uniforme me plazmë të ndritshme. Ky lloj i shkarkimit të pavarur elektrik në gaze quhet shkarkesë shkëlqimi (Fig. 167).
Harku elektrik.
Nëse forca e rrymës në një shkarkim gazi të vetë-qëndrueshëm është shumë e lartë, atëherë ndikimet nga jonet pozitive dhe elektronet mund të shkaktojnë ngrohjen e katodës dhe anodës. Në temperatura të larta, elektronet emetohen nga sipërfaqja e katodës, duke siguruar ruajtjen e një shkarkimi të vetë-qëndrueshëm në gaz. Një shkarkesë elektrike e pavarur afatgjatë në gaze, e mbajtur nga emetimi termionik nga katoda, quhet shkarkim i harkut (Fig. 168).
Shkarkimi i koronës.
Në fushat elektrike shumë johomogjene, të formuara, për shembull, midis një maje dhe një rrafshi ose midis një teli dhe një rrafshi (linja e energjisë), ndodh një shkarkim i pavarur i një lloji të veçantë, i quajtur shkarkim korona. Gjatë një shkarkimi të koronës, jonizimi nga ndikimi i elektronit ndodh vetëm pranë njërës prej elektrodave, në një zonë me forcë të lartë të fushës elektrike.
Aplikimi i shkarkimeve elektrike.
Ndikimet e elektroneve të përshpejtuara nga një fushë elektrike çojnë jo vetëm në jonizimin e atomeve dhe molekulave të gazit, por edhe në
ngacmimi i atomeve dhe molekulave, i shoqëruar nga emetimi i dritës. Emetimi i dritës nga plazma e shkarkimit elektrik të vetë-qëndrueshëm përdoret gjerësisht në ekonomia kombëtare dhe në jetën e përditshme. Këto janë llambat fluoreshente dhe llambat e shkarkimit të gazit për ndriçimin e rrugëve, një hark elektrik në një aparat projeksioni filmi dhe llambat kuarci-merkur të përdorura në spitale dhe klinika.
Temperatura e lartë e plazmës së shkarkimit të harkut lejon që ajo të përdoret për prerjen dhe saldimin e strukturave metalike dhe për shkrirjen e metaleve. Duke përdorur një shkarkim shkëndijë, përpunohen pjesët e bëra nga materialet më të forta.
Shkarkimi elektrik në gazra mund të jetë gjithashtu një fenomen i padëshirueshëm që duhet luftuar në teknologji. Për shembull, një shkarkesë elektrike korona nga telat e linjave të tensionit të lartë çon në humbje të padobishme të energjisë elektrike. Rritja e këtyre humbjeve me rritjen e tensionit vendos një kufi në rrugën drejt rritjes së mëtejshme të tensionit në linjën e energjisë, ndërsa një rritje e tillë është shumë e dëshirueshme për të reduktuar humbjet e energjisë për shkak të ngrohjes së telave.
Le të supozojmë se gazi në studim është i mbyllur në një enë C me dy elektroda, në të cilën aplikohet një diferencë potenciale Fusha elektrike ndërmjet elektrodave mund të ndryshohet duke lëvizur rrëshqitjen e potenciometrit që mbyll baterinë (Fig. III.42. ). Nëse nuk ka ngarkesa të lira në gaz (jone ose elektrone pozitive ose negative), atëherë nuk do të ketë rrymë në qarkun e galvanometrit. Vini re se gazet do të përmbajnë gjithmonë një sasi të caktuar ngarkesash, pasi gazi jonizohet si gjatë përplasjeve të pashmangshme termike të molekulave ashtu edhe nën ndikimin e rrezatimeve të ndryshme, në veçanti,
nga substancave radioaktive. Megjithatë, në të njëjtën kohë me procesin e jonizimit, d.m.th., ndarjen e molekulave neutrale në jone të ngarkuar, në gaz ndodh procesi i kundërt i molizimit ose rikombinimit, d.m.th., kombinimi i joneve në molekula neutrale. NË gjendje ekuilibri të dy këto gaze. proceset janë të balancuara: numri i molekulave që jonizojnë çdo sekondë është i barabartë me numrin e molekulave neutrale të sapoformuara nga jonet në të njëjtën kohë.
Nëse nuk ka efekt të jashtëm jonizues në gaz, atëherë përqendrimi natyror i joneve në të do të jetë shumë i vogël, dhe rryma përmes gazit është praktikisht e pazbulueshme. Është e mundur të shkaktohet një rrymë elektrike e dukshme në një gaz (i ashtuquajturi shkarkim i gazit) nëse: 1) me ndihmën e një ndikimi të jashtëm (një jonizues), ju vazhdimisht thyeni molekulat neutrale të gazit në jone dhe në këtë mënyrë rritni përqendrimin e tarifa falas në gaz. Kjo mund të bëhet duke e ekspozuar gazin ndaj rrezatimit intensiv me një rrjedhë grimcash të shpejta (elektrone, etj.), ultravjollcë, rrezet x, rrezet e lëndëve radioaktive, si dhe rritja e temperaturës së gazit për të rritur intensitetin e jonizimit gjatë përplasjeve termike. Në këtë rast, së bashku me përfundimin e jonizuesit të jashtëm, rryma nëpër gazra gjithashtu ndalet; një përçueshmëri e tillë e një gazi quhet jo-qëndrueshme; 2) aplikoni një ndryshim kaq të madh potencial sa që jonet e pranishme në gaz, duke u përshpejtuar në fushën elektrike, fitojnë energji të mjaftueshme për të jonizuar molekulat neutrale gjatë përplasjes me to. Në këtë rast, çdo jon në një përplasje shkakton shfaqjen e dy ose më shumë joneve; këto jone, nga ana tjetër, përshpejtohen në fushë dhe thyejnë molekulat neutrale në jone. Kështu, numri i joneve në gaz rritet me shpejtësi, dhe gazi fiton përçueshmëri të dukshme; përçueshmëria e tillë quhet e pavarur.
Është e nevojshme të bëhet dallimi midis dy llojeve të përplasjeve midis grimcave, veçanërisht midis joneve, elektroneve dhe molekulave neutrale. Në disa përplasje grimcat nuk përjetojnë asnjë ndryshimet e brendshme, por vetëm shkëmbejnë energjitë kinetike të lëvizjes. Përplasje të tilla quhen elastike; shuma e energjive kinetike të grimcave para dhe pas goditjes mbetet konstante.
Në përplasjet e tjera - joelastike - atomet dhe molekulat përjetojnë ndryshime në strukturën e tyre; ekziston një kalim i energjisë kinetike të grimcave që përplasen në energjinë potenciale të bashkëveprimit midis pjesëve përbërëse të këtyre atomeve dhe molekulave - bërthamave dhe elektroneve që rrotullohen rreth tyre. Ky proces quhet ngacmim i atomeve ose molekulave; kur ktheheni në gjendje normale energjia e absorbuar kthehet si energji rrezatuese. Më në fund, kur përplasjet joelastikeështë gjithashtu e mundur
ndryshimet në përbërjen e atomeve dhe molekulave; në veçanti, një molekulë neutrale mund të ndahet në dy jone ose një elektron mund të shkëputet nga një atom, etj. Jonizimi i gazeve gjatë përplasjeve është rezultat i përplasjeve joelastike.
Për përçueshmërinë e gazeve, në kushte të caktuara (në veçanti, në presione të ulëta të gazit në enë), ka një rëndësi të madhe trokitja e elektroneve nga sipërfaqja e katodës kur jonet pozitive bien mbi të. Çdo jon i tillë mund të lëshojë disa elektrone nga katoda, në varësi të energjisë së fituar prej tij në fushën elektrike, si dhe nga funksioni i punës së elektronit nga substanca katodë. Elektronet e lëshuara nga katoda, të marra nga fusha elektrike, mund të shkaktojnë jonizimin e gazit në rrugën e tyre drejt anodës; Përveç kësaj, kjo rrjedhë e renditur e elektroneve përbën një pjesë të caktuar (ndonjëherë të rëndësishme) të rrymës totale që rrjedh nëpër gaz:
Nëse rryma që kalon nëpër gazra është e vogël dhe nuk mund të zbulohet drejtpërdrejt nga një galvanometër, atëherë drejtohuni në metodat indirekte. Në veçanti, siç tregohet në Fig. III.42, një rezistencë me një rezistencë të rendit të dhjetëra dhe qindra miliona ohmë është e lidhur në qark në seri me hendekun e gazit. Në skajet e kësaj rezistence formohet një ndryshim potencial, i cili matet, për shembull, me një voltmetër llambë që nuk shkurton skajet e kësaj rezistence. Pastaj, duke ditur dhe matur, mund të llogarisni forcën aktuale përmes gazit, për shembull, nëse , atëherë
Rryma elektrike në gaze dhe lëngje
Rryma elektrike në gaze
Bartësit e ngarkesës: elektronet, jonet pozitive, jonet negative.
Transportuesit e ngarkesës shfaqen në gaz si rezultat i jonizimit: për shkak të rrezatimit të gazit, ose përplasjeve të grimcave të gazit të nxehtë me njëra-tjetrën.
Jonizimi i ndikimit të elektronit.
E – drejtimi i fushës;
l është rruga mesatare e lirë ndërmjet dy përplasjeve të njëpasnjëshme të një elektroni me atomet e gazit.
A_=eEl\geq W – kushti i jonizimit
W – energjia e jonizimit, d.m.th. energjia e nevojshme për të hequr një elektron nga një atom
Numri i elektroneve rritet në mënyrë eksponenciale, duke rezultuar në një ortek elektroni dhe, rrjedhimisht, një shkarkim në gaz.
Rryma elektrike në lëng
Lëngjet si dhe të ngurta mund të jenë dielektrikë, përçues dhe gjysmëpërçues. Dielektrikët përfshijnë ujin e distiluar, përçuesit përfshijnë tretësirat e elektroliteve: acidet, alkalet, kripërat dhe metalet e shkrirë. Gjysmëpërçuesit e lëngshëm janë shkrirja e selenit të shkrirë dhe sulfideve.
Kur elektrolitet treten nën ndikimin e fushës elektrike të molekulave polare të ujit, molekulat e elektrolitit shpërbëhen në jone. Për shembull, CuSO_ \djathtas shigjetë Cu^ +SO^ _ .
Së bashku me shkëputjen, ndodh procesi i kundërt - rikombinim, d.m.th. duke kombinuar jonet me shenja të kundërta në molekula neutrale.
Bartësit e energjisë elektrike në tretësirat e elektroliteve janë jonet. Kjo përçueshmëri quhet jonike .
Nëse elektroda vendosen në një banjë me një zgjidhje elektrolite dhe aplikohet rrymë, atëherë jonet negative do të lëvizin në elektrodën pozitive dhe jonet pozitive në atë negative.
Në anodë (elektrodë pozitive), jonet e ngarkuar negativisht lëshojnë elektrone shtesë (reaksion oksidimi), dhe në katodë (elektrodë negative), jonet pozitive marrin elektronet që mungojnë (reaksioni i reduktimit).
Përkufizimi. Procesi i çlirimit të substancave në elektroda të lidhura me reaksionet redoks quhet elektrolizë.
Ligjet e Faradeit
I. Masa e substancës që lëshohet në elektrodë është drejtpërdrejt proporcionale me ngarkesën që rrjedh nëpër elektrolit:
k është ekuivalenti elektrokimik i substancës.
q=I\Delta t , atëherë
\frac – ekuivalenti kimik i substancës;
\mu – masë molare;
Ekuivalentët elektrokimikë të substancave janë proporcionale me ato kimike.
F – konstante Faraday;
Ligji i unifikuar i elektrolizës
Duke zëvendësuar k në shprehjen për m (Ligji i Parë i Faradeit), marrim:
Kuptimi fizik i ekuivalentit elektrokimik.
Ekuivalent elektrokimik e barabartë me raportin masa e jonit ndaj ngarkesës së tij:
Fillova të studioj me Natalya Lvovna në mes të janarit, menjëherë pas Festat e Vitit të Ri. Para fillimit të orëve ka pasur provime provuese në fizikë, si dhe përgatitje për provimin në shkollë, por rezultati ka qenë 60-70 pikë, ndërsa unë kam marrë nota të shkëlqyera në lëndën. Klasat me Natalya Lvovna ishin të frytshme dhe interesante me këtë mësuese unë munda të zgjeroja njohuritë e mia për fizikën, si dhe të konsolidoja kurrikulën e shkollës. Pasi përfundova kurset intensive pranverore, hyra në provim me besim në rezultatet e mia. Pasi mora 85 pikë, arrita të hyja në universitetin e dëshiruar me 1 valë. Do të doja të falënderoja edhe një herë mësuesin që më ndihmoi të afrohem me qëllimet e mia dhe të kaloj single-in provimin e shtetit me rezultatet e kërkuara, regjistrohuni në një universitet dhe filloni trajnimin për profesionin tuaj të ardhshëm.
Natalya Lvovna është një mësuese e mrekullueshme e fizikës që do t'ju përgatisë në mënyrë të përsosur për Provimin e Unifikuar të Shtetit.
Unë nuk erdha tek ajo me zero njohuri, por nuk mund ta quaja atë të mirë. Edhe pse kam filluar të studioj në janar, arritëm që të gjitha temat t'i trajtojmë në klasa shtesë.
Çdo temë u analizua dhe u zgjidhën të gjitha llojet e problemeve që mund të haseshin në provim.
Dhe vërtet, në Provimin e Unifikuar të Shtetit nuk kam hasur në asnjë vështirësi në zgjidhjen e problemeve dhe e kam shkruar provimin me 94 pikë.
Unë rekomandoj shumë këtë mësues!
Vajza ime Polina studionte në një shkollë me një "paragjykim humanitar". Lëndët kryesore për të që nga klasa e parë ishin gjuhët e huaja. Por kur lindi çështja e zgjedhjes së një profesioni, vajza ime donte të regjistrohej universiteti teknik. Është e qartë se kurrikula shkollore nuk është gome dhe nuk është për t'u habitur që në 8 orët e shkollës gjuhë të huaja ajo kishte vetëm një mësim fizik në javë. Më duhej të kërkoja urgjentisht një zgjidhje. Ne ishim me fat - gjetëm një mësues të mrekullueshëm.
Natalya Lvovna ishte plotësisht në gjendje të përgatiste Polinën për provimin. Për shkollën tonë humanitare, 85 pikë në fizikë është një rezultat i shkëlqyer. Ne jemi shumë mirënjohës - Natalya Lvovna është një mësuese e shkëlqyer dhe një person i ndjeshëm. Qasje individuale madje për të gjithë klasa në grup– kjo është ajo që do të doja të shënoja fillimisht. Shpresojmë të regjistrohemi në universitetin tuaj të ëndrrave.
RRYMA ELEKTRIKE NË GAZRA
Në kushte normale, gazi është një dielektrik, d.m.th. ai përbëhet nga atome dhe molekula neutrale dhe nuk përmban bartës të lirë të rrymës elektrike.
Gazi përcjellës është një gaz i jonizuar. Gazi i jonizuar ka përçueshmëri elektron-jon.
Ajri është një dielektrik në linjat e energjisë, kondensatorët e ajrit dhe çelsat e kontaktit.
Ajri është një përcjellës kur ndodh rrufeja, shkëndija elektrike, kur ndodh një hark saldimi.
është shpërbërja e atomeve ose molekulave neutrale në jone dhe elektrone pozitive duke hequr elektronet nga atomet. Jonizimi ndodh kur një gaz nxehet ose ekspozohet ndaj rrezatimit (UV, rrezet X, radioaktive) dhe shpjegohet me shpërbërjen e atomeve dhe molekulave gjatë përplasjeve me shpejtësi të lartë.
- kjo është rryma elektrike në gazrat e jonizuar.
Bartësit e ngarkesës janë jonet pozitive dhe elektronet. Shkarkimi i gazit vërehet në tubat e shkarkimit të gazit (llambat) kur ekspozohen ndaj një fushe elektrike ose magnetike.
Rikombinimi i grimcave të ngarkuara
- gazi pushon së qeni një përcjellës nëse jonizimi ndalon, kjo ndodh si rezultat i rikombinimit (ribashkimi i grimcave të ngarkuara në mënyrë të kundërt).
Ekziston një shkarkim gazi i vetë-qëndrueshëm dhe jo vetë-qëndrueshëm.
Shkarkim gazi jo i vetëqëndrueshëm
- nëse ndërpritet veprimi i jonizuesit, do të ndalet edhe shkarkimi.
Kur shkarkimi arrin ngopjen, grafiku bëhet horizontal. Këtu, përçueshmëria elektrike e gazit shkaktohet vetëm nga veprimi i jonizuesit.
Shkarkimi i gazit vetë-qëndrueshëm
— në këtë rast, shkarkimi i gazit vazhdon edhe pas përfundimit të jonizuesit të jashtëm për shkak të joneve dhe elektroneve që vijnë nga jonizimi i ndikimit (= jonizimi i goditjes elektrike); ndodh kur diferenca potenciale midis elektrodave rritet (ndodh një ortek elektronik).
Një shkarkim gazi jo i vetëqëndrueshëm mund të shndërrohet në një shkarkim gazi të vetëqëndrueshëm kur Ua = Ndezja.
Ndarja elektrike e gazit
— procesi i kalimit të një shkarkimi gazi jo të vetëqëndrueshëm në një shkarkim të vetëqëndrueshëm.
Ndodh shkarkim i vetë-qëndrueshëm i gazit 4 lloje:
1. shkrirja - në presione të ulëta (deri në disa mm Hg) - vërehet në tubat e dritës së gazit dhe lazerët e gazit.
2. shkëndija - në presion normal dhe forcë të lartë të fushës elektrike (rrufe - forca e rrymës deri në qindra mijëra amper).
3. korona - në presion normal në një fushë elektrike jo uniforme (në majë).
4. hark - densitet i lartë i rrymës, tension i ulët midis elektrodave (temperatura e gazit në kanalin e harkut -5000-6000 gradë Celsius); vërehet në dritat e vëmendjes dhe pajisjet e filmit të projektimit.
Këto shkarkime vërehen:
shkrirje - në llambat fluoreshente;
shkëndija - në rrufe;
korona - në precipitatorët elektrikë, gjatë rrjedhjes së energjisë;
hark - gjatë saldimit, në llambat me merkur.
- kjo është gjendja e katërt e grumbullimit të materies me shkallë të lartë jonizimi për shkak të përplasjes së molekulave në shpejtësi të lartë në temperaturë të lartë; gjendet në natyrë: jonosfera është një plazmë e jonizuar dobët, Dielli është një plazmë plotësisht e jonizuar; plazma artificiale - në llambat e shkarkimit të gazit.
Temperatura e ulët - në temperatura më pak se 100,000 K;
temperatura e lartë - në temperatura mbi 100,000 K.
Karakteristikat themelore të plazmës:
- përçueshmëri e lartë elektrike
— ndërveprim i fortë me fusha të jashtme elektrike dhe magnetike.
Në temperaturë 
Çdo substancë është në gjendje plazmatike.
Është interesante se 99% e materies në Univers është plazma.
Faqe të tjera me temën "Energjia elektrike" për klasat 10-11:
class-fizika.narod.ru
Ligjet e rrymës elektrike në gaze
Faqja zyrtare e qendrës ANO DO "Logos", Glazov
Bëhuni gati për mësimin
Rryma elektrike në mjedise të ndryshme, pak për fizikën:
Rryma elektrike është çdo lëvizje e urdhëruar e ngarkesave elektrike. Rryma elektrike mund të kalojë substancave të ndryshme në kushte të caktuara. Një nga kushtet për shfaqjen e rrymës elektrike është prania e ngarkesave të lira të afta të lëvizin nën ndikimin e një fushe elektrike.
Prandaj, në këtë seksion do të përpiqemi të përcaktojmë se cilat grimca bartin ngarkesë elektrike në media të ndryshme.
Rryma elektrike në metale.
Metalet përbëhen nga jone të ngarkuar pozitivisht të vendosura në vendet e një rrjete kristalore dhe një koleksion elektronesh të lira. Jashtë fushës elektrike, elektronet e lira lëvizin në mënyrë kaotike, si molekulat gaz ideal, dhe për këtë arsye konsiderohen në klasike teoria e elektroneve Si gaz elektronik .
Nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme, natyra e lëvizjes së elektroneve të lira brenda metalit ndryshon. Elektronet, duke vazhduar lëvizjet e tyre kaotike, në të njëjtën kohë zhvendosen në drejtimin e forcave të fushës elektrike.
Prandaj, rryma elektrike në metaleështë lëvizja e renditur e elektroneve.
Forca e rrymës në një përcjellës metalik përcaktohet nga formula:
Ku I- forca aktuale në përcjellës, e- moduli i ngarkesës së elektronit, n 0 — përqendrimi i elektroneve përçuese, — shpejtësia mesatare e lëvizjes së porositur të elektroneve, S
Dendësia e rrymës së përcjelljes është numerikisht e barabartë me ngarkesën që kalon nëpër një sipërfaqe njësi pingul me drejtimin e rrymës në 1 s.
Ku j- dendësia e rrymës.
Në shumicën e metaleve, pothuajse çdo atom është i jonizuar. Dhe meqenëse përqendrimi i elektroneve përçuese të një metali monovalent është i barabartë me
Ku N a- Konstantja e Avogadros, A- masë atomike metali, ρ - dendësia e metalit,
atëherë konstatojmë se përqendrimi përcaktohet në intervalin 10 28 - 10 29 m -3.
Ligji i Ohmit për një seksion homogjen të një zinxhiri:
Ku U- Tensioni në zonë, R— rezistenca e zonës.
Për një seksion zinxhir homogjen:
Ku ρ U- rezistenca specifike e përcjellësit, l - gjatësia e përcjellësit, S- zona e seksionit kryq të përcjellësit.
Rezistenca e një përcjellësi varet nga temperatura dhe kjo varësi shprehet me relacionin:
Ku ρ ou - rezistenca e një përcjellësi metalik në temperaturën T = 273K, α — koeficienti termik i rezistencës, ∆T = T - T o - ndryshimi i temperaturës.
Karakteristikat e rrymës-tensionit të metaleve.
Sipas ligjit të Ohm-it, forca aktuale në përcjellës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin. Kjo varësi ndodh për përçuesit me një rezistencë të specifikuar rreptësisht ( për rezistorët).
Tangjentja e pjerrësisë së grafikut është e barabartë me përçueshmërinë e përcjellësit. Përçueshmëria quajtur reciproke e rezistencës
Por meqenëse rezistenca e metaleve varet nga temperatura, karakteristika e rrymës-tensionit të metaleve nuk është lineare.
Rryma elektrike në tretësirat dhe shkrirjet e elektroliteve.
Dukuria e zbërthimit të molekulave të kripërave, alkaleve dhe acideve në ujë në jone me shenja të kundërta quhet disociimi elektrolitik. Jonet që rezultojnë nga prishja shërbejnë si bartës të ngarkesës në lëng, dhe vetë lëngu bëhet një përcjellës.
Jashtë fushës elektrike, jonet lëvizin në mënyrë kaotike. Nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme, jonet, duke vazhduar lëvizjet e tyre kaotike, në të njëjtën kohë zhvendosen në drejtim të forcave të fushës elektrike: kationet në katodë, anionet në anodë.
Prandaj, rryma elektrike në tretësirat (shkrirjet) e elektroliteveështë lëvizja e drejtuar e joneve të të dy shenjave në drejtime të kundërta.
Kalimi i një rryme elektrike përmes një solucioni elektrolitik shoqërohet gjithmonë me lëshimin e substancave të përfshira në përbërjen e tij në elektroda. Ky fenomen quhet elektrolizë .
Kur lëvizin brenda elektroliteve, jonet ndërveprojnë me molekulat e ujit dhe jonet e tjera, d.m.th. elektrolitet ushtrojnë njëfarë rezistence ndaj lëvizjes dhe, për rrjedhojë, kanë rezistencë. Rezistenca elektrike e elektroliteve varet nga përqendrimi i joneve, nga madhësia e ngarkesës së jonit dhe nga shpejtësia e lëvizjes së joneve të të dy shenjave.
Rezistenca e elektroliteve përcaktohet gjithashtu nga formula:
Ku ρ U— rezistenca specifike e elektrolitit, l - gjatësia e përcjellësit të lëngshëm, Sështë zona e seksionit tërthor të përcjellësit të lëngshëm.
Me rritjen e temperaturës së elektrolitit, viskoziteti i tij zvogëlohet, gjë që çon në një rritje të shpejtësisë së lëvizjes së joneve. Ato. Me rritjen e temperaturës, rezistenca e elektrolitit zvogëlohet.
1. Masa e substancës së lëshuar në elektrodë është drejtpërdrejt proporcionale me ngarkesën elektrike që kalon nëpër elektrolit.
Ku m- masa e substancës që lëshohet në elektrodë, k- ekuivalent elektrokimik, q- ngarkesa që kalon nëpër elektrolit.
2. Ekuivalenti elektrokimik i një lënde është drejtpërdrejt proporcional me ekuivalentin e saj kimik.
Ku M- masa molare e substancës, F- Konstante e Faradeit zështë valenca e jonit.
Konstante e Faradeitështë numerikisht e barabartë me ngarkesën që duhet të kalojë nëpër elektrolit për të çliruar prej tij një masë të substancës numerikisht të barabartë me ekuivalentin kimik.
Ligji i kombinuar i Faradeit.
Rryma elektrike në gaze.
Në kushte normale gazrat përbëhen nga molekula neutrale dhe për këtë arsye janë dielektrikë. Meqenëse prania e grimcave të ngarkuara është e nevojshme për të prodhuar një rrymë elektrike, molekulat e gazit duhet të jonizohen (elektronet hiqen nga molekulat). Për të jonizuar molekulat është e nevojshme të shpenzoni energji - energjia e jonizimit, sasia e të cilave varet nga lloji i substancës. Kështu, energjia e jonizimit është minimale për atomet e metaleve alkali dhe maksimale për gazrat inerte.
Molekulat mund të jonizohen duke ngrohur një gaz ose duke e rrezatuar atë me lloje të ndryshme rrezesh. Falë energjisë shtesë, shpejtësia e lëvizjes së molekulave rritet, intensiteti i lëvizjes së tyre termike rritet dhe me përplasje, molekulat individuale humbasin elektrone, duke u shndërruar në jone të ngarkuar pozitivisht.
Elektronet që shkëputen nga një molekulë mund të bashkohen me molekulat neutrale, duke formuar jone të ngarkuar negativisht.
Prandaj, gjatë jonizimit shfaqen tre lloje të bartësve të ngarkesës: jone pozitive, jone negative dhe elektrone.
Nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme, jonet e shenjave dhe elektroneve lëvizin në drejtim të forcave të fushës elektrike: jonet pozitive në katodë, jonet negative dhe elektronet në anodë. Ato. rryma elektrike në gazeështë lëvizja e renditur e joneve dhe elektroneve nën ndikimin e një fushe elektrike.
Karakteristikat e rrymës-tensionit të gazeve.
Varësia e rrymës nga tensioni shprehet me kurbë OABC.
Në seksionin e grafikut OA, forca aktuale i bindet ligjit të Ohm-it. Në tension të ulët, forca aktuale është e vogël, sepse Jonet që lëvizin me shpejtësi të ulët rikombinohen pa arritur tek elektroda. Me rritjen e tensionit ndërmjet elektrodave, shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të elektroneve dhe joneve rritet, kështu që pjesa më e madhe e grimcave të ngarkuara arrijnë te elektroda dhe, për rrjedhojë, rritet rryma.
Në një vlerë të caktuar të tensionit U1, të gjithë jonet kanë shpejtësi të mjaftueshme dhe, pa u rikombinuar, arrijnë tek elektroda. Rryma bëhet maksimumi i mundshëm dhe nuk varet nga një rritje e mëtejshme e tensionit në vlerën U 2. Kjo rrymë quhet rryma e ngopjes, dhe seksioni i grafikut AB korrespondon me të.
Në një tension U 2 prej disa mijëra volt, shpejtësia e elektroneve që lindin nga jonizimi i molekulave, dhe për këtë arsye energjia e tyre kinetike, rritet ndjeshëm. Dhe kur energjia kinetike arrin vlerën e energjisë së jonizimit, elektronet që përplasen me molekulat neutrale i jonizojnë ato. Jonizimi shtesë çon në një rritje në formë orteku të numrit të grimcave të ngarkuara dhe rrjedhimisht në një rritje të ndjeshme të rrymës pa ndikimin e një jonizuesi të jashtëm. Kalimi i rrymës elektrike pa ndikimin e një jonizuesi të jashtëm quhet shkarkim i pavarur. Kjo varësi shprehet nga seksioni i grafikut AC.
Rryma elektrike në vakum.
Nuk ka grimca të ngarkuara në një vakum, dhe për këtë arsye është një dielektrik. Ato. është e nevojshme të krijohen kushte të caktuara që do të ndihmojnë në prodhimin e grimcave të ngarkuara.
Në metale ka elektrone të lira. Në temperaturën e dhomës, ata nuk mund të largohen nga metali, sepse mbahen në të nga forcat e tërheqjes së Kulombit nga jonet pozitive. Për të kapërcyer këto forca, elektroni duhet të shpenzojë një energji të caktuar, e cila quhet funksioni i punës. Energjia, e madhe ose e barabartë me punën lirimi, elektronet mund të merren kur metali nxehet në temperatura të larta.
Kur një metal nxehet, numri i elektroneve me energji kinetike, më shumë punë dalje, rritet, kështu që fluturon nga metali më shumë elektronet. Emetimi i elektroneve nga metalet kur nxehet quhet emetimi termionik. Për të kryer emetimin termionik, si një nga elektrodat përdoret një fije e hollë teli e bërë nga metali zjarrdurues (filament inkandeshent). Një filament i lidhur me një burim rryme nxehet dhe elektronet fluturojnë nga sipërfaqja e tij. Elektronet e emetuara hyjnë në fushën elektrike midis dy elektrodave dhe fillojnë të lëvizin në drejtim, duke krijuar një rrymë elektrike.
Fenomeni i emetimit termionik qëndron në themel të parimit të funksionimit të tubave elektronikë: diodë vakum, triodë vakum.
Diodë vakum Triodë vakum
Karakteristikë e tensionit aktual të një diode vakum.
Varësia e rrymës nga tensioni shprehet me kurbë OABC D.
Kur emetohen elektrone, katoda bëhet ngarkesë pozitive prandaj mban elektronet pranë vetes. Në mungesë të një fushe elektrike midis katodës dhe anodës, elektronet e emetuara formojnë një re elektronike në katodë.
Ndërsa tensioni midis anodës dhe katodës rritet, më shumë elektrone rrjedhin në anodë, dhe për këtë arsye rryma rritet. Kjo varësi shprehet me seksionin e grafikut OAB. Seksioni AB karakterizon varësinë e drejtpërdrejtë të rrymës nga tensioni, d.m.th. në diapazonin e tensionit U 1 - U 2, ligji i Ohmit është i kënaqur.
Varësia jolineare në seksionin BC D shpjegohet me faktin se numri i elektroneve që nxitojnë në anodë bëhet më i madh se numri i elektroneve që ikin nga katoda.
Kur mjafton rëndësi të madhe Tensioni U 3 të gjitha elektronet e emetuara nga katoda arrijnë në anodë dhe rryma elektrike arrin ngopjen.
Mund ta përdorni edhe si burim grimcash të ngarkuara. drogë radioaktive që lëshojnë grimca α Nën ndikimin e forcave të fushës elektrike, grimcat α do të lëvizin, d.m.th. do të ndodhë një rrymë elektrike.
Kështu, një rrymë elektrike në një vakum mund të krijohet nga lëvizja e urdhëruar e çdo grimce të ngarkuar (elektrone, jone).
Rryma elektrike në gjysmëpërçues.
Gjysmëpërçuesit janë substanca, rezistenca e të cilave zvogëlohet me rritjen e temperaturës dhe varet nga prania e papastërtive dhe ndryshimet në ndriçim. Rezistenca e përçuesve në temperaturën e dhomës është në rangun nga 10 -3 në 10 7 Ohm m Përfaqësuesit tipikë të gjysmëpërçuesve janë kristalet e germaniumit dhe silikonit.
Në këto kristale, atomet janë të lidhur me njëri-tjetrin me një lidhje kovalente. Kur nxehet lidhje kovalenteështë ndërprerë, atomet jonizohen. Kjo shkakton shfaqjen e elektroneve të lira dhe "vrimave" - vende të lira pozitive me një elektron që mungon.
Në këtë rast, elektronet e atomeve fqinje mund të zënë pozicione të lira, duke formuar një "vrimë" në atomin fqinj. Kështu, jo vetëm elektronet, por edhe "vrimat" mund të lëvizin rreth kristalit. Kur një kristal i tillë vendoset në një fushë elektrike, elektronet dhe vrimat do të vijnë në lëvizje të renditur - do të lindë një rrymë elektrike.
Në një kristal të pastër, një rrymë elektrike krijohet nga një numër i barabartë elektronesh dhe "vrimash". Përçueshmëria e shkaktuar nga lëvizja e elektroneve të lira dhe një numër i barabartë "vrimash" në një kristal gjysmëpërçues pa papastërti quhet përçueshmëria e brendshme e gjysmëpërçuesit .
Me rritjen e temperaturës rritet përçueshmëria e brendshme e gjysmëpërçuesit, sepse rritet numri i elektroneve të lira dhe “vrimave”.
Përçueshmëria e përcjellësve varet nga prania e papastërtive. Ka papastërti dhuruese dhe pranuese. Papastërtia e donatorëve- një papastërti me një valencë më të lartë. Për shembull, për silikonin tetravalent papastërtia e dhuruesit është arseniku pesëvalent. Katër elektron valencë atomet e arsenikut marrin pjesë në krijimin e një lidhje kovalente, dhe i pesti do të bëhet një elektron përçues.
Kur nxehet, lidhja kovalente prishet dhe shfaqen elektrone shtesë përçueshmërie dhe "vrima". Prandaj, në një kristal numri i elektroneve të lira mbizotëron mbi numrin e "vrimave". Përçueshmëria e një përcjellësi të tillë është elektronike; gjysmëpërçues i tipit n. Elektronet janë transportuesit kryesorë ngarkesa, "vrima" - jo-thelbësore .
Pranuesi përzierje- një papastërti me një valencë më të ulët. Për shembull, për silikonin katërvalent, papastërtia pranuese është indium trevalent. Tre elektrone valente të atomit të indiumit janë të përfshirë në krijimin e një lidhje kovalente me tre atome silikoni, dhe një "vrimë" formohet në vend të lidhjes së katërt jo të plotë kovalente.
Kur nxehet, lidhja kovalente prishet dhe shfaqen elektrone shtesë përçueshmërie dhe "vrima". Prandaj, në një kristal numri i "vrimave" mbizotëron mbi numrin e elektroneve të lira. Përçueshmëria e një përcjellësi të tillë është vrima, gjysmëpërçuesi është gjysmëpërçues i tipit p. "Vrimat" janë transportuesit kryesorë ngarkesa, elektronet - jo-thelbësore .
Kur gjysmëpërçuesit e tipit p dhe të tipit n vijnë në kontakt përtej kufirit, elektronet shpërndahen nga rajoni n në rajonin p dhe "vrimat" nga rajoni p në rajonin n. Kjo rezulton në formimin e një shtrese barriere që parandalon përhapjen e mëtejshme. Kryqëzimi p-n ka përçueshmëri njëkahëshe.
Në lidhje p-n kalimi në burimin aktual në mënyrë që rajoni p të lidhet me polin pozitiv, dhe rajoni n me polin negativ, shfaqet lëvizja e transportuesve kryesorë të ngarkesës përmes shtresës së kontaktit. Kjo metodë e lidhjes quhet lidhje përpara.
Kur një kryqëzim p-n lidhet me një burim rrymë në mënyrë që rajoni p të lidhet me polin negativ dhe rajoni n me polin pozitiv, trashësia e shtresës bllokuese rritet dhe lëvizja e shumicës së transportuesve të ngarkesës përmes kontaktit. shtresa ndalon, por lëvizja e ngarkesave të pakicës mund të ndodhë përmes shtresës së kontaktit. Kjo metodë e lidhjes quhet lidhje e kundërt.
Parimi i funksionimit të një diode gjysmëpërçuese bazohet në vetinë e përçueshmërisë njëkahëshe të kryqëzimit p-n. Aplikimi kryesor i një diode gjysmëpërçuese është një ndreqës i rrymës.
Karakteristika e tensionit aktual të një diode gjysmëpërçuese.
Varësia e rrymës nga tensioni shprehet me kurbë AOB.
Dega OB korrespondon me drejtimin e kalimit të rrymës, kur rryma krijohet nga transportuesit kryesorë të ngarkesës, dhe me rritjen e tensionit, forca e rrymës rritet. Dega AO korrespondon me rrymën e krijuar nga transportuesit e ngarkesave të pakicës, dhe vlerat aktuale janë të vogla.
Nuk ka dielektrikë absolute në natyrë. Lëvizja e urdhëruar e grimcave - bartës të ngarkesës elektrike - domethënë rryma, mund të shkaktohet në çdo mjedis, por kjo kërkon kushte të veçanta. Ne do të shohim këtu se si dukuritë elektrike në gaze dhe si një gaz mund të shndërrohet nga një dielektrik shumë i mirë në një përcjellës shumë të mirë. Ne do të jemi të interesuar në kushtet në të cilat ndodh rryma elektrike në gaze, si dhe në cilat veçori karakterizohet.
Vetitë elektrike të gazeve
Një dielektrik është një substancë (medium) në të cilën përqendrimi i grimcave - bartës të lirë të ngarkesës elektrike - nuk arrin asnjë vlerë të konsiderueshme, si rezultat i së cilës përçueshmëria është e papërfillshme. Të gjithë gazrat janë dielektrikë të mirë. Vetitë e tyre izoluese përdoren kudo. Për shembull, në çdo ndërprerës, qarku hapet kur kontaktet sillen në një pozicion të tillë që të formohet një hendek ajri midis tyre. Telat në linjat e energjisë janë gjithashtu të izoluara nga njëri-tjetri nga një shtresë ajri.
Njësia strukturore e çdo gazi është një molekulë. Ai përbëhet nga bërthamat atomike dhe retë elektronike, domethënë është një koleksion ngarkesash elektrike të shpërndara në një farë mënyre në hapësirë. Për shkak të veçorive të strukturës së saj, një molekulë gazi mund të polarizohet nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme. Shumica dërrmuese e molekulave që përbëjnë një gaz janë elektrikisht neutrale në kushte normale, pasi ngarkesat në to anulojnë njëra-tjetrën.
Nëse një fushë elektrike aplikohet në një gaz, molekulat do të marrin një orientim dipol, duke zënë një pozicion hapësinor që kompenson efektin e fushës. Grimcat e ngarkuara të pranishme në gaz, nën ndikimin e forcave të Kulonit, do të fillojnë të lëvizin: jonet pozitive - drejt katodës, jonet negative dhe elektronet - drejt anodës. Sidoqoftë, nëse fusha ka potencial të pamjaftueshëm, nuk lind një rrjedhë e vetme e drejtuar ngarkesash dhe mund të flitet për rryma individuale, aq të dobëta sa duhet të neglizhohen. Gazi sillet si një dielektrik.
Kështu, për shfaqjen e rrymës elektrike në gaze, kërkohet një përqendrim i lartë i bartësve të ngarkesës së lirë dhe prania e një fushe.
Jonizimi
Procesi i një rritje si orteku në numrin e ngarkesave të lira në një gaz quhet jonizimi. Prandaj, gazi në të cilin ka sasi të konsiderueshme grimcat e ngarkuara quhen të jonizuara. Pikërisht në gazra të tillë krijohet një rrymë elektrike.
Procesi i jonizimit shoqërohet me një shkelje të neutralitetit të molekulave. Për shkak të heqjes së një elektroni, lindin jone pozitive shtimi i një elektroni në një molekulë çon në formim jon negativ. Përveç kësaj, gazi i jonizuar përmban shumë elektrone të lira. Jonet pozitive dhe veçanërisht elektronet janë bartësit kryesorë të ngarkesës gjatë rrymës elektrike në gaze.
Jonizimi ndodh kur një sasi e caktuar energjie i jepet një grimce. Kështu, elektroni i jashtëm në molekulë, pasi ka marrë këtë energji, mund të largohet nga molekula. Përplasjet e ndërsjella të grimcave të ngarkuara me ato neutrale çojnë në rrëzimin e elektroneve të reja dhe procesi merr një karakter të ngjashëm me ortek. Energjia kinetike e grimcave gjithashtu rritet, gjë që nxit shumë jonizimin.
Nga vjen energjia e shpenzuar për të nxitur rrymën elektrike në gaze? Jonizimi i gazeve ka disa burime energjie, sipas të cilave zakonisht emërtohen llojet e tij.
- Jonizimi nga fusha elektrike. Në këtë rast energji potenciale fushat shndërrohen në energji kinetike të grimcave.
- Jonizimi termik. Një rritje e temperaturës gjithashtu çon në formim sasi e madhe tarifa falas.
- Fotojonizimi. Thelbi këtë procesështë se energjia u jepet elektroneve nga kuantet rrezatimi elektromagnetik- fotonet, nëse kanë një frekuencë mjaft të lartë (ultravjollcë, rreze x, gama kuante).
- Jonizimi i ndikimit rezulton nga shndërrimi i energjisë kinetike të grimcave që përplasen në energjinë e ndarjes së elektroneve. Së bashku me jonizimin termik, ai shërben si faktori kryesor në ngacmimin e rrymës elektrike në gaze.
Çdo gaz karakterizohet nga një vlerë e caktuar pragu - energjia e jonizimit e nevojshme që një elektron të shkëputet nga molekula, duke kapërcyer pengesën potenciale. Kjo vlerë për elektronin e parë varion nga disa volt në dy dhjetëra volt; Për të hequr elektronin tjetër nga një molekulë, nevojitet më shumë energji, etj.
Duhet të merret parasysh se njëkohësisht me jonizimin në gaz, ndodh procesi i kundërt - rikombinimi, domethënë rivendosja e molekulave neutrale nën ndikimin e forcave tërheqëse të Kulombit.
Shkarkimi i gazit dhe llojet e tij
Pra, rryma elektrike në gazra shkaktohet nga lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara nën ndikimin e një fushe elektrike të aplikuar ndaj tyre. Prania e ngarkesave të tilla, nga ana tjetër, është e mundur për shkak të faktorëve të ndryshëm të jonizimit.
Kështu, jonizimi termik kërkon temperatura të konsiderueshme, por një flakë të hapur për shkak të disa proceset kimike nxit jonizimin. Edhe në një temperaturë relativisht të ulët në prani të një flake, paraqitja e një rryme elektrike në gazra regjistrohet dhe eksperimenti me përçueshmërinë e gazit e bën të lehtë verifikimin e kësaj. Është e nevojshme të vendosni flakën e një djegësi ose qiri midis pllakave të një kondensatori të ngarkuar. Qarku që ishte i hapur më parë për shkak të hendekut të ajrit në kondensator do të mbyllet. Një galvanometër i lidhur me qark do të tregojë praninë e rrymës.
Rryma elektrike në gaz quhet shkarkim i gazit. Duhet të kihet parasysh se për të ruajtur stabilitetin e shkarkimit, veprimi i jonizuesit duhet të jetë konstant, pasi për shkak të rikombinimit të vazhdueshëm gazi humbet vetitë e tij përçuese elektrike. Disa bartës të rrymës elektrike në gaze - jone - neutralizohen në elektroda, të tjerët - elektrone - kur arrijnë në anodë, ato drejtohen në "plus" të burimit të fushës. Nëse faktori jonizues pushon së vepruari, gazi menjëherë do të bëhet përsëri një dielektrik dhe rryma do të ndalet. Një rrymë e tillë, në varësi të veprimit të një jonizuesi të jashtëm, quhet shkarkim jo vetë-qëndrueshëm.
Veçoritë e kalimit të rrymës elektrike përmes gazeve përshkruhen nga një varësi e veçantë e rrymës nga tensioni - karakteristika aktuale e tensionit.
Le të shqyrtojmë zhvillimin e një shkarkimi gazi në grafikun e varësisë së rrymës-tensionit. Kur tensioni rritet në një vlerë të caktuar U 1, rryma rritet në proporcion me të, domethënë, ligji i Ohm-it është i kënaqur. Energjia kinetike rritet, dhe për këtë arsye shpejtësia e ngarkesave në gaz, dhe ky proces tejkalon rikombinimin. Në vlerat e tensionit nga U 1 në U 2, kjo marrëdhënie është shkelur; kur arrihet U2, të gjithë transportuesit e ngarkesës arrijnë tek elektroda pa pasur kohë për t'u rikombinuar. Përdoren të gjitha tarifat falas, dhe një rritje e mëtejshme e tensionit nuk çon në një rritje të rrymës. Ky lloj i lëvizjes së ngarkesave quhet rrymë e ngopjes. Kështu, mund të themi se rryma elektrike në gazra është gjithashtu për shkak të veçorive të sjelljes së gazit të jonizuar në fusha elektrike me fuqi të ndryshme.
Kur diferenca e potencialit nëpër elektroda arrin një vlerë të caktuar U 3, voltazhi bëhet i mjaftueshëm që fusha elektrike të shkaktojë një jonizimin e gazit në formë orteku. Energjia kinetike e elektroneve të lira tashmë është e mjaftueshme për jonizimin me ndikim të molekulave. Shpejtësia e tyre në shumicën e gazeve është rreth 2000 km/s dhe më e lartë (llogaritet duke përdorur formulën e përafërt v=600 Ui, ku Ui është potenciali i jonizimit). Në këtë moment, ndodh prishja e gazit dhe një rritje e konsiderueshme e rrymës për shkak të burim i brendshëm jonizimi. Prandaj, një shkarkim i tillë quhet i pavarur.
Prania e një jonizuesi të jashtëm në këtë rast nuk luan më një rol në ruajtjen e një rryme elektrike në gaze. Shkarkimi i pavarur në kushte të ndryshme dhe me karakteristika të ndryshme të burimit të fushës elektrike, ai mund të ketë veçori të caktuara. Ekzistojnë lloje të tilla të vetë-shkarkimit si shkëlqimi, shkëndija, harku dhe korona. Ne do të shikojmë se si sillet rryma elektrike në gaze, shkurtimisht për secilin prej këtyre llojeve.
Një diferencë potenciale prej 100 (ose edhe më pak) deri në 1000 volt është e mjaftueshme për të nisur një vetë-shkarkim. Prandaj, një shkarkesë shkëlqimi, e karakterizuar nga një vlerë e ulët aktuale (nga 10 -5 A në 1 A), ndodh në presione jo më shumë se disa milimetra merkur.
Në një tub me gaz të rrallë dhe elektroda të ftohta, shkarkimi i shkëlqimit që formohet duket si një kordon i hollë i ndezur midis elektrodave. Nëse vazhdoni të pomponi gaz nga tubi, kordoni do të lahet dhe me presion prej të dhjetave të milimetrit të merkurit, shkëlqimi e mbush tubin pothuajse plotësisht. Nuk ka shkëlqim pranë katodës - në të ashtuquajturën hapësirë të errët të katodës. Pjesa tjetër quhet kolona pozitive. Në këtë rast, proceset kryesore që sigurojnë ekzistencën e shkarkimit lokalizohen pikërisht në hapësirën e errët të katodës dhe në zonën ngjitur me të. Këtu, grimcat e gazit të ngarkuar përshpejtohen, duke rrëzuar elektronet jashtë katodës.
Në një shkarkesë shkëlqimi, shkaku i jonizimit është emetimi i elektroneve nga katoda. Elektronet e emetuara nga katoda prodhojnë jonizimin e ndikimit të molekulave të gazit, jonet pozitive që rezultojnë shkaktojnë emetim sekondar nga katoda, etj. Shkëlqimi i një kolone pozitive është kryesisht për shkak të lëshimit të fotoneve nga molekulat e gazit të ngacmuar, dhe gazra të ndryshëm karakterizohen nga një shkëlqim i një ngjyre të caktuar. Kolona pozitive merr pjesë në formimin e shkarkimit të shkëlqimit vetëm si një seksion qark elektrik. Nëse i afroni elektrodat, mund të bëni që kolona pozitive të zhduket, por shkarkimi nuk do të ndalet. Sidoqoftë, me një reduktim të mëtejshëm të distancës midis elektrodave, shkarkimi i shkëlqimit nuk mund të ekzistojë.
Duhet theksuar se për të këtij lloji rryma elektrike në gaze, fizika e disa proceseve ende nuk është sqaruar plotësisht. Për shembull, natyra e forcave që shkaktojnë një rritje të rrymës për të zgjeruar rajonin në sipërfaqen e katodës që merr pjesë në shkarkim mbetet e paqartë.
Shkarkimi i shkëndijës
Prishja e shkëndijës ka një natyrë pulsuese. Ndodh në presione afër presionit normal atmosferik në rastet kur fuqia e burimit të fushës elektrike është e pamjaftueshme për të mbajtur një shkarkim të palëvizshëm. Fuqia e fushës është e lartë dhe mund të arrijë 3 MV/m. Fenomeni karakterizohet rritje të mprehtë shkarkimin e rrymës elektrike në gaz, në të njëjtën kohë tensioni bie jashtëzakonisht shpejt dhe shkarkimi ndalon. Pastaj diferenca potenciale rritet përsëri dhe i gjithë procesi përsëritet.
Me këtë lloj shkarkimi, formohen kanale shkëndija afatshkurtra, rritja e të cilave mund të fillojë nga çdo pikë midis elektrodave. Kjo për faktin se jonizimi i ndikimit ndodh rastësisht në vendet ku aktualisht është i përqendruar numri më i madh jonet. Pranë kanalit të shkëndijës, gazi nxehet shpejt dhe përjeton zgjerim termik, duke shkaktuar valë akustike. Prandaj, shkarkimi i shkëndijës shoqërohet nga një zhurmë kërcitëse, si dhe lëshimi i nxehtësisë dhe një shkëlqim i ndritshëm. Proceset e jonizimit të ortekut gjenerojnë në kanalin e shkëndijës presion të lartë dhe temperatura deri në 10 mijë gradë e lart.
Shembulli më i mrekullueshëm i një shkarkimi natyral të shkëndijës është rrufeja. Diametri i kanalit kryesor të shkëndijës së rrufesë mund të shkojë nga disa centimetra në 4 m, dhe gjatësia e kanalit mund të arrijë 10 km. Fuqia aktuale arrin 500 mijë amper, dhe diferenca e mundshme midis një re bubullima dhe sipërfaqes së Tokës arrin një miliard volt.
Rrufeja më e gjatë, 321 km e gjatë, është vërejtur në vitin 2007 në Oklahoma, SHBA. Mbajtësi i rekordit për kohëzgjatjen më të gjatë ishte rrufeja e regjistruar në vitin 2012 në Alpet Franceze - ajo zgjati mbi 7.7 sekonda. Kur goditet nga rrufeja, ajri mund të nxehet deri në 30 mijë gradë, që është 6 herë më e lartë se temperatura e sipërfaqes së dukshme të Diellit.
Në rastet kur fuqia e burimit të fushës elektrike është mjaft e lartë, shkarkimi i shkëndijës zhvillohet në një shkarkesë harku.
Ky lloj i vetë-shkarkimit karakterizohet nga një densitet i lartë i rrymës dhe tension i ulët (më pak se një shkarkesë shkëlqimi). Distanca e prishjes është e shkurtër për shkak të afërsisë së elektrodave. Shkarkimi fillon nga emetimi i një elektroni nga sipërfaqja e katodës (për atomet metalike potenciali i jonizimit është i vogël në krahasim me molekulat e gazit). Gjatë një avari, krijohen kushte midis elektrodave nën të cilat gazi kryen një rrymë elektrike dhe ndodh një shkarkesë shkëndijë, duke mbyllur qarkun. Nëse fuqia e burimit të tensionit është mjaft e lartë, shkarkimet e shkëndijave kthehen në një hark elektrik të qëndrueshëm.
Jonizimi gjatë shkarkimit të harkut arrin pothuajse 100%, rryma është shumë e lartë dhe mund të shkojë nga 10 në 100 amper. Në presionin atmosferik, harku mund të nxehet deri në 5-6 mijë gradë, dhe katoda - deri në 3 mijë gradë, gjë që çon në emetim intensiv termionik nga sipërfaqja e tij. Bombardimi i anodës me elektrone çon në shkatërrim të pjesshëm: mbi të formohet një depresion - një krater me një temperaturë prej rreth 4000 °C. Një rritje e presionit sjell një rritje edhe më të madhe të temperaturave.
Kur elektrodat ndahen, shkarkimi i harkut mbetet i qëndrueshëm deri në një distancë të caktuar, gjë që bën të mundur luftimin e tij në ato zona të pajisjeve elektrike ku është i dëmshëm për shkak të korrozionit dhe djegies së kontakteve që shkakton. Këto janë pajisje të tilla si ndërprerësit e tensionit të lartë dhe qarkut, kontaktorët dhe të tjerët. Një nga metodat e luftimit të harqeve që ndodhin kur kontaktet hapen është përdorimi i dhomave të shtypjes së harkut bazuar në parimin e zgjatjes së harkut. Përdoren edhe shumë metoda të tjera: anashkalimi i kontakteve, përdorimi i materialeve me potencial të lartë jonizimi etj.
Zhvillimi i një shkarkimi korona ndodh në presion normal atmosferik në mënyrë të mprehtë fusha johomogjene për elektroda me lakim të madh të sipërfaqes. Këto mund të jenë kunja, direkë, tela, elemente të ndryshme pajisjet elektrike që kanë formë komplekse, madje edhe flokët e njeriut. Një elektrodë e tillë quhet elektrodë korona. Proceset e jonizimit dhe, në përputhje me rrethanat, shkëlqimi i gazit ndodhin vetëm pranë tij.
Një koronë mund të formohet si në katodë (korona negative) kur bombardohet me jone, ashtu edhe në anodë (korona pozitive) si rezultat i fotojonizimit. Korona negative, në të cilën procesi i jonizimit si pasojë e emetimit termik drejtohet larg elektrodës, karakterizohet nga një shkëlqim i barabartë. Në koronën pozitive, mund të vërehen transmetues - linja ndriçuese të një konfigurimi të thyer që mund të shndërrohen në kanale shkëndija.
Një shembull i një shkarkimi korona në kushtet natyrore ndodhin në majat e shtyllave të larta, majave të pemëve, etj. Ato formohen me forcë të lartë të fushës elektrike në atmosferë, shpesh përpara një stuhie ose gjatë një stuhie. Përveç kësaj, ato u regjistruan në lëkurën e avionit të kapur në një re. hiri vullkanik.
Shkarkimi i koronës në telat e linjës elektrike çon në humbje të konsiderueshme të energjisë elektrike. Në tensione të larta, një shkarkim korona mund të shndërrohet në një shkarkesë harku. Ata po e luftojnë atë në mënyra të ndryshme, për shembull, duke rritur rrezen e lakimit të përcjellësve.
Rryma elektrike në gazra dhe plazma
Një gaz i jonizuar plotësisht ose pjesërisht quhet plazma dhe konsiderohet i katërti gjendja e grumbullimit substancave. Në përgjithësi, plazma është elektrikisht neutrale, pasi ngarkesa totale e grimcave përbërëse të saj është zero. Kjo e dallon atë nga sistemet e tjera të grimcave të ngarkuara, siç janë rrezet elektronike.
Në kushte natyrore, plazma formohet, si rregull, në temperatura të larta për shkak të përplasjes së atomeve të gazit me shpejtësi të lartë. Shumica dërrmuese e materies barionike në Univers është në gjendjen e plazmës. Këta janë yje, pjesë e materies ndëryjore, gazi ndërgalaktik. Jonosfera e tokës është gjithashtu një plazmë e rrallë, e jonizuar dobët.
Shkalla e jonizimit është një karakteristikë e rëndësishme e plazmës - vetitë e saj përcjellëse varen nga ajo. Shkalla e jonizimit përcaktohet si raporti i numrit të atomeve të jonizuara me numri total atome për njësi vëllimi. Sa më e jonizuar të jetë plazma, aq më e lartë është përçueshmëria e saj elektrike. Përveç kësaj, karakterizohet nga lëvizshmëri e lartë.
Prandaj, ne shohim që gazrat që përçojnë rrymë elektrike brenda kanalit të shkarkimit nuk janë asgjë më shumë se plazma. Kështu, shkëlqimi dhe shkarkimet e koronës janë shembuj të plazmës së ftohtë; një kanal shkëndije rrufeje ose një hark elektrik janë shembuj të plazmës së nxehtë, pothuajse plotësisht të jonizuar.
Rryma elektrike në metale, lëngje dhe gaze - dallime dhe ngjashmëri
Le të shqyrtojmë tiparet që karakterizojnë një shkarkim gazi në krahasim me vetitë e rrymës në media të tjera.
Në metale, rryma është lëvizja e drejtuar e elektroneve të lira, e cila nuk sjell ndryshime kimike. Përçuesit e këtij lloji quhen përcjellës të llojit të parë; Këto përfshijnë, përveç metaleve dhe lidhjeve, qymyrin, disa kripëra dhe okside. Ato dallohen nga përçueshmëria elektronike.
Përçuesit e llojit të dytë janë elektrolitet, domethënë tretësirat ujore të lëngshme të alkaleve, acideve dhe kripërave. Kalimi i rrymës shoqërohet me ndryshim kimik elektrolit - elektrolizë. Jonet e një lënde të tretur në ujë, nën ndikimin e një ndryshimi potencial, lëvizin në anët e kundërta: kationet pozitive - në katodë, anionet negative - në anodë. Procesi shoqërohet me lëshimin e gazit ose depozitimin e një shtrese metalike në katodë. Përçuesit e llojit të dytë karakterizohen nga përçueshmëri jonike.
Sa i përket përçueshmërisë së gazeve, ajo është, së pari, e përkohshme, dhe së dyti, ka shenja ngjashmërie dhe ndryshimi me secilën prej tyre. Kështu, rryma elektrike si në elektrolit ashtu edhe në gaz është një lëvizje e grimcave të ngarkuara në mënyrë të kundërt të drejtuara drejt elektrodave të kundërta. Megjithatë, ndërsa elektrolitet karakterizohen nga përçueshmëri thjesht jonike, në një shkarkim gazi, me një kombinim të llojeve elektronike dhe jonike të përçueshmërisë, roli kryesor i përket elektroneve. Një tjetër ndryshim midis rrymës elektrike në lëngje dhe gazra është natyra e jonizimit. Në një elektrolit, molekulat e një përbërjeje të tretur shpërndahen në ujë, por në një gaz, molekulat nuk shemben, por humbasin vetëm elektronet. Prandaj, një shkarkim gazi, si një rrymë në metale, nuk shoqërohet me ndryshime kimike.
Rryma në lëngje dhe gazra është gjithashtu e ndryshme. Përçueshmëria e elektroliteve në përgjithësi i bindet ligjit të Ohm-it, por gjatë shkarkimit të gazit nuk respektohet. Karakteristika e tensionit aktual të gazeve ka shumë më tepër karakter kompleks, e lidhur me vetitë e plazmës.
Vlen të përmendet gjenerali dhe tipare dalluese rryma elektrike në gaze dhe në vakum. Vakuumi është një dielektrik pothuajse i përsosur. "Pothuajse" - sepse në një vakum, megjithë mungesën (më saktë, një përqendrim jashtëzakonisht të ulët) të transportuesve të ngarkesës falas, një rrymë është gjithashtu e mundur. Por transportuesit e mundshëm janë tashmë të pranishëm në gaz, ata thjesht duhet të jonizohen. Transportuesit e ngarkesës futen në vakum nga substanca. Si rregull, kjo ndodh përmes procesit të emetimit të elektroneve, për shembull kur katoda nxehet (emetimi termionik). Por në lloje të ndryshme shkarkimesh gazi, emetimi, siç e kemi parë, luan një rol rol të rëndësishëm.
Zbatimi i shkarkimeve të gazit në teknologji
RRETH efekte të dëmshme disa kategori tashmë janë diskutuar shkurtimisht më lart. Tani le t'i kushtojmë vëmendje përfitimeve që ato sjellin në industri dhe në jetën e përditshme.
Shkarkimi i shkëlqimit përdoret në inxhinierinë elektrike (stabilizuesit e tensionit) dhe në teknologjinë e veshjes (metoda e spërkatjes së katodës, bazuar në fenomenin e korrozionit të katodës). Në elektronikë përdoret për të prodhuar rreze jonesh dhe elektronike. Fushat e njohura gjerësisht të aplikimit të shkarkimit të shkëlqimit janë llambat fluoreshente dhe të ashtuquajturat me efikasitet energjetik dhe tubat dekorativë të shkarkimit të gazit neoni dhe argon. Përveç kësaj, shkarkimi i shkëlqimit përdoret në spektroskopi.
Shkarkimi i shkëndijës përdoret në siguresat dhe në metodat e shkarkimit elektrik për përpunim preciz të metaleve (prerje me shkëndijë, shpim, etj.). Por është më i njohur për përdorimin e tij në kandelat e motorit. djegia e brendshme dhe në pajisjet elektroshtëpiake (soba me gaz).
Shkarkimi i harkut, pasi është përdorur për herë të parë në teknologjinë e ndriçimit në 1876 (qiri Yablochkov - "drita ruse"), ende shërben si një burim drite - për shembull, në pajisjet e projektimit dhe dritat e kërkimit të fuqishëm. Në inxhinierinë elektrike, harku përdoret në ndreqësit e merkurit. Përveç kësaj, përdoret në saldimin elektrik, prerjen e metaleve dhe furrat elektrike industriale për shkrirjen e çelikut dhe lidhjeve.
Shkarkimi i koronës përdoret në precipitatorët elektrikë për pastrimin e joneve të gazeve, në metra grimcat elementare, në rrufepritës, në sistemet e ajrit të kondicionuar. Shkarkimi i Corona funksionon gjithashtu në fotokopjues dhe printera lazer, ku ngarkon dhe shkarkon një kazan fotosensiv dhe transferon pluhurin nga kazanja në letër.
Kështu, shkarkimet e gazit të të gjitha llojeve gjejnë aplikimin më të gjerë. Rryma elektrike në gazra përdoret me sukses dhe në mënyrë efektive në shumë fusha të teknologjisë.
