Elektrik metallerde
Metaller elektriği iyi iletirler. Bunun nedeni onların iç yapı. Tüm metallerin dış değerlik elektronları çekirdeğe zayıf bir şekilde bağlıdır ve atomlar bir kristal kafes halinde birleştiğinde, bu elektronlar ortak hale gelir ve metal parçasının tamamına ait olur.
Metallerdeki yük taşıyıcıları elektronlar .
Metallerdeki elektronlar bir elektrik alanına yerleştirildiğinde, alan kuvvetiyle orantılı sabit bir ortalama hızla hareket ederler.
İletken direncinin sıcaklığa bağımlılığı
Sıcaklık arttıkça, iletim elektronlarının termal hareket hızı artar, bu da kristal kafesin iyonlarıyla çarpışma sıklığında bir artışa ve dolayısıyla dirençte bir artışa yol açar.
Süperiletkenlik - soğutulduğunda iletken direncinin sıfıra keskin bir şekilde azalması olgusu Kritik sıcaklık(maddenin türüne bağlı olarak).
Süperiletkenlik bir kuantum etkisidir. Bu, ne zaman olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. Düşük sıcaklık makroskobik sayıdaki elektronlar tek bir nesne gibi davranır. Bağlanma enerjilerinden daha az olan enerji kısımlarını kristal kafesle değiştiremezler, dolayısıyla termal enerji dağılımı meydana gelmez, bu da direncin olmadığı anlamına gelir.
Elektronların böyle bir kombinasyonu, bozonik (Cooper) çiftler (karşıt dönüşler ve momentumlarla ilişkili elektron durumu) oluşturduklarında mümkündür.
Meissner etkisi, bir süperiletkenin manyetik alanının yer değiştirmesidir. Sönümsüz akımlar iletkenin içinde süperiletken bir durumda dolaşarak harici alanın tersi bir manyetik alan yaratır. Güçlü bir manyetik alan süperiletkenliği yok eder.
Sıvılarda elektrik akımı
Elektrolitler elektrik akımı akışına madde aktarımının eşlik ettiği iletken ortamı çağırmak gelenekseldir
Katoda ulaşan bakır iyonları, katodun fazla elektronları tarafından nötrleştirilir ve katotta biriken nötr atomlara dönüşür. Anoda ulaşan klor iyonlarının her biri birer elektron verir. Anotta kabarcıklar halinde klor salınır.
Elektroliz yasası, 1833'te İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından deneysel olarak oluşturuldu ( Faraday yasası)
M- elektroliz sonucu açığa çıkan saf madde kütlesi
k- elektrik kimyasal eşdeğer maddeler
Burada Yok- Avogadro sabiti, M = m 0 N Bir- molar maddenin kütlesi,
F = eN A =96485 C/mol- Faraday sabiti
Faraday sabiti sayısal olarak elektrotta bir mol tek değerlikli maddenin salınması için elektrolitten geçmesi gereken yüke eşittir.
Faraday'ın elektroliz yasası
Gazlarda elektrik akımı
Normal koşullar altında tüm gazlar dielektriktir, yani elektrik akımını iletmezler. Bu özellik, örneğin havanın yalıtım maddesi olarak yaygın kullanımını açıklamaktadır. Anahtarların ve devre kesicilerin çalışma prensibi tam olarak metal kontaklarını açarak aralarında akım iletmeyen bir hava tabakası oluşturmamıza dayanmaktadır.
Ancak belirli koşullar altında gazlar iletken hale gelebilir. Örneğin, iki metal disk arasındaki boşluğa (şekle bakın) verilen bir alev, galvanometrenin bir akımın görünümünü tespit etmesine neden olur. Sonuç şu şekildedir: bir alev, yani yüksek sıcaklığa ısıtılan bir gaz, bir elektrik akımı iletkenidir.
Isıtma - hayır tek yol gazı iletkene dönüştürmek. Alev yerine ultraviyole veya x-ışını radyasyonu alfa parçacıklarının veya elektronların akışının yanı sıra. Deneyler, bu nedenlerden herhangi birinin etkisinin gaz moleküllerinin iyonlaşmasına yol açtığını ortaya koymuştur.
Akımın gazlardan geçişine gaz deşarjı denir. Az önce kendi kendini idame ettiremeyen boşalımın bir örneğine baktık. Bu şekilde adlandırılmasının nedeni, onu korumak için bir tür iyonlaştırıcıya (alev, radyasyon veya yüklü parçacık akışı) ihtiyaç duymasıdır. Deneyler, iyonlaştırıcı çıkarılırsa iyonların ve elektronların kısa sürede yeniden birleşip (yeniden birleşeceklerini söylüyorlar) ve yine elektriksel olarak nötr moleküller oluşturduğunu gösteriyor. Sonuç olarak gaz akım iletmeyi durdurur, yani dielektrik haline gelir.
Gazların bağımsız ve bağımsız olmayan iletkenliği
Bir gazı iletken hale getirmek için, bir şekilde içine serbest yük taşıyıcıları - yüklü parçacıklar eklemek veya oluşturmak gerekir. Bu durumda iki durum mümkündür: Ya bu yüklü parçacıklar bazı maddelerin etkisiyle yaratılır. harici faktör veya gaza dışarıdan verilir - öz iletken değildir veya gazın içinde gazın etkisiyle oluşturulurlar. Elektrik alanı elektrotlar arasında mevcut - bağımsız iletkenlik.
Kendi kendine sürdürülemeyen iletkenlik durumunda, küçük U değerlerinde grafik düz bir çizgiye benzer, yani. Ohm yasası yaklaşık olarak yürürlükte kalır; U arttıkça eğri bir miktar gerilimle bükülür ve yatay bir düz çizgiye dönüşür.
Bu, belirli bir voltajdan başlayarak voltajın artmasına rağmen akımın sabit kaldığı anlamına gelir. Bu sabit, voltajdan bağımsız akım değerine doyma akımı denir.
Kendi kendine yetmeyen gaz deşarjı - yalnızca harici iyonlaştırıcıların etkisi altında mevcut olan bir deşarj.
Gerilim arttıkça darbe iyonizasyonu meydana gelir - elektronların nötr moleküllerden dışarı atılması olgusu - yük taşıyıcılarının sayısı çığ gibi artar. Bağımsız bir deşarj meydana gelir.
Kendi kendine yeten gaz deşarjı - harici iyonlaştırıcıların çıkarılmasından sonra oluşan deşarj.
Gazların iletkenliğini etkileyen işlemler
|
Termal iyonizasyon Nötr atomlar çarpıştığında elektronlar devre dışı bırakılır ve atomlar pozitif iyonlar |
|
|
Radyasyonla iyonizasyon(fotoiyonizasyon) - ışığın etkisi altında bir atomun bir elektrona ve pozitif bir iyona bozunması |
|
|
Elektron darbe iyonizasyonu- Pozitif bir iyon oluşturmak için hızlandırılmış bir elektronun bir atomdan bir elektronu koparması |
|
|
İkincil elektron emisyonu katottan - pozitif iyonlar tarafından katottan elektronların çıkarılması |
|
|
Termiyonik emisyon- ısıtılmış metal tarafından elektron emisyonu |
|
Kızdırma deşarjı: Milimetrenin onda biri kadar cıva gaz basıncında, deşarj Şekil 2'de şematik olarak gösterilen tipik bir forma sahiptir. Bu, iyonize gazdaki veya daha kesin olarak düşük sıcaklıktaki plazmadaki akımdır. Akım, boşaltılan bir gazdan geçtiğinde bir akkor boşalması oluşur. Voltaj belirli bir değeri aştığı anda şişedeki gaz iyonlaşır ve parlama meydana gelir. Bu aslında gazda değil, plazmada olan bir elektrik akımıdır. Gazın (plazma) parlamasının rengi gazın maddesine bağlıdır.
Kıvılcım deşarjı: Yeterince yüksek bir alan gücünde (yaklaşık 3 MV/m), elektrotlar arasında, her iki elektrotu birbirine bağlayan parlak bir şekilde parlayan sarma kanalına benzeyen bir elektrik kıvılcımı belirir. Kıvılcımın yakınındaki gaz yüksek bir sıcaklığa kadar ısınır ve aniden genleşerek kıvılcım oluşmasına neden olur. ses dalgaları ve karakteristik bir çatırtı duyuyoruz. Normal şartlarda olur, normal şartlarda atmosferik basınç Tıpkı gaz iyonizasyonunun bir sonucu olarak bir kızdırma deşarjının meydana gelmesi gibi, ancak yüksek voltajda, ark deşarjının aksine, burada öncelikle önemli yüksek yoğunluk akım.
Korona deşarjı: gazın (veya sıvının) iyonlaşmasına neden olmaya yetecek kadar yüksek yoğunlukta güçlü bir elektrik alanında meydana gelir. Bu durumda elektrik alanı tekdüze değildir; bazı yerlerde yoğunluk çok daha fazladır. Alan potansiyellerinde bir gradyan (fark) oluşur ve potansiyelin daha büyük olduğu yerde, gazın iyonlaşması daha güçlü, daha yoğun gerçekleşir, ardından iyon akışı alanın başka bir kısmına ulaşır ve böylece bir elektrik akışı oluşur. Sonuç olarak, alan kuvvetinin kaynakları olan iletkenlerin geometrisine bağlı olarak tuhaf şekillerde bir korona gazı deşarjı oluşur.
Ark deşarjı: temsil etmek elektrik arızası Daha sonra kalıcı bir plazma deşarjına (ark) dönüşen gaz oluşur elektrik arkı. Ark deşarjı, akkor deşarjdan daha düşük bir voltajla karakterize edilir. Elektronlar elektrotlardan salındığında esas olarak termiyonik emisyon nedeniyle korunur. Böyle bir arkın eski adı “voltaik ark”tır. Ayırt edici özellik Böyle bir ark, akım kaynağı tarafından sınırlanan yüksek akım yoğunluğu ve düşük voltaj ile karakterize edilir. Böyle bir ark oluşturmak için elektrotlar birbirine yaklaştırılır, bir kırılma meydana gelir ve ardından ayrılırlar.
Deneyimler, bir hava tabakasıyla ayrılmış iki farklı yüklü plakanın boşalmadığını göstermektedir.
Tipik olarak gaz halindeki bir madde yalıtkandır çünkü onu oluşturan atomlar veya moleküller aşağıdakileri içerir: aynı numara olumsuz
ve pozitif elektrik ücretleri ve genellikle tarafsızdırlar.
Plakaların arasındaki boşluğa bir kibrit veya ispirto lambasının alevini getirelim (Şek. 164). Bu durumda elektrometre hızlı bir şekilde deşarj olmaya başlayacaktır. Sonuç olarak alevin etkisi altındaki hava iletken hale geldi. Alev, plakalar arasındaki boşluktan çıkarıldığında elektrometrenin deşarjı durur. Plakaların elektrik ark ışığıyla ışınlanmasıyla da aynı sonuç elde edilebilir. Bu deneyler gazın elektrik akımını iletebileceğini kanıtlıyor.
Elektrik akımının bir gazdan geçmesi olgusu, yalnızca bazı koşullar altında gözlenir dış etki, kendi kendini idame ettiremeyen elektrik deşarjı olarak adlandırılır.
Termal iyonizasyon.
Gazın ısıtılması onu elektrik akımının iletkeni haline getirir çünkü gazın bazı atomları veya molekülleri yüklü iyonlara dönüşür.
Bir atomdan bir elektronun uzaklaştırılması için kuvvetlere karşı iş yapılması gerekir. Coulomb cazibesi Pozitif yüklü bir çekirdek ile negatif bir elektron arasında. Bir atomdan bir elektronun uzaklaştırılması işlemine atomun iyonlaşması denir. Bir atom veya molekülden bir elektronun uzaklaştırılması için harcanması gereken minimum enerjiye bağlanma enerjisi denir.
İki atom çarpıştığında, kinetik enerjileri elektronun bağlanma enerjisini aşarsa, bir elektron atomdan kopabilir. Atomların veya moleküllerin termal hareketinin kinetik enerjisi doğru orantılıdır mutlak sıcaklık Bu nedenle, artan gaz sıcaklığıyla birlikte iyonlaşmanın eşlik ettiği atom veya moleküllerin çarpışma sayısı da artar.
Ortaya çıkış süreci serbest elektronlar atom ve gaz moleküllerinin yüksek sıcaklıklarda çarpışması sonucu oluşan pozitif iyonlara termal iyonlaşma denir.
Atom veya moleküllerin önemli bir kısmının iyonize olduğu gaza plazma denir.
Plazmanın termal iyonizasyon derecesi sıcaklığa bağlıdır. Örneğin, 10.000 K sıcaklıkta, toplam hidrojen atomu sayısının %10'undan azı iyonize olur; 20.000 K'nin üzerindeki sıcaklıklarda hidrojen neredeyse tamamen iyonlaşır.
Plazma elektronları ve iyonları bir elektrik alanının etkisi altında hareket edebilir. Bu nedenle düşük sıcaklıklarda gaz yalıtkandır. yüksek sıcaklıklar plazmaya dönüşür ve elektrik akımını iletir.
Fotoiyonizasyon.
Bir atom veya molekülden bir elektronu uzaklaştırmak için gereken enerji ışıkla aktarılabilir. İyonlaşma
Atomların veya moleküllerin ışığın etkisi altına girmesine fotoiyonlaşma denir.
Bağımsız elektrik deşarjı.
Gazın doğasına ve basıncına bağlı olarak elektrik alan kuvveti belirli bir değere yükseldiğinde, harici iyonlaştırıcıların etkisi olmasa bile gazda bir elektrik akımı ortaya çıkar. Harici iyonlaştırıcıların etkisinden bağımsız olarak bir gazdan geçen elektrik akımı olgusuna bağımsız elektrik deşarjı denir.
Atmosfer basıncındaki havada, yaklaşık olarak eşit bir elektrik alan kuvvetinde bağımsız bir elektrik boşalması meydana gelir.
Bağımsız bir elektrik deşarjı sırasında gaz iyonlaşmasının ana mekanizması, elektron etkileri nedeniyle atomların ve moleküllerin iyonlaşmasıdır.
Elektron darbe iyonizasyonu.
Elektron çarpmasıyla iyonlaşma, bir elektronun serbest yolu boyunca, elektronun atoma bağlanma enerjisini aşan bir kinetik enerji kazanmasıyla mümkün olur.
E yoğunluğundaki bir elektrik alanının etkisi altında elde edilen bir elektronun kinetik enerjisi, elektrik alan kuvvetlerinin yaptığı işe eşittir:
serbest yol uzunluğu nerede.
Dolayısıyla elektron etkisiyle iyonlaşmanın başlaması için yaklaşık koşul şu şekildedir:
Atom ve moleküllerdeki elektronların bağlanma enerjisi genellikle elektron volt (eV) cinsinden ifade edilir. 1 ev işe eşit Bir elektronu (veya başka bir parçacığı) hareket ettirirken elektrik alanının oluşturduğu temel yük) aralarındaki voltaj 1 V olan alan noktaları arasında:
Örneğin bir hidrojen atomunun iyonlaşma enerjisi 13,6 eV'dir.
Kendi kendine deşarj mekanizması.
Bir gazda bağımsız bir elektrik deşarjının gelişimi aşağıdaki şekilde ilerler. Bir elektrik alanının etkisi altındaki serbest bir elektron hızlanır. Elektrik alan kuvveti yeterince yüksekse, serbest yoldaki elektronun kinetik enerjisi o kadar artar ki, bir molekülle çarpıştığında onu iyonize eder.
Molekülün iyonlaşmasına neden olan birinci elektron ve iyonlaşma sonucu açığa çıkan ikinci elektron, bir elektrik alanının etkisi altında katottan anoda doğru ivme kazanır. Her biri sonraki çarpışmalar sırasında bir elektron daha serbest bırakır ve toplam sayısı serbest elektronlar olur
dörde eşittir. Daha sonra aynı şekilde 8, 16, 32, 64 vb. sayılara çıkar. Katottan anoda doğru hareket eden serbest elektronların sayısı, anoda ulaşana kadar çığ gibi artar (Şekil 165).
Gazda oluşan pozitif iyonlar, bir elektrik alanının etkisi altında anottan katoda doğru hareket eder. Pozitif iyonlar katoda çarptığında ve deşarj işlemi sırasında yayılan ışığın etkisi altında katottan yeni elektronlar salınabilir. Bu elektronlar da elektrik alanı tarafından hızlandırılarak yeni elektron-iyon çığları oluşturur, böylece süreç sürekli olarak devam edebilir.
Kendi kendine devam eden deşarj geliştikçe plazmadaki iyon konsantrasyonu artar ve deşarj aralığının elektriksel direnci azalır. Kendi kendine deşarj devresindeki akım gücü genellikle yalnızca akım kaynağının iç direnci ve devrenin diğer elemanlarının elektriksel direnci ile belirlenir.
Kıvılcım deşarjı. Yıldırım.
Akım kaynağı uzun süre kendi kendine devam eden bir elektrik deşarjını sürdüremiyorsa, oluşan kendi kendine devam eden deşarja kıvılcım deşarjı denir. Gerilimin önemli ölçüde azalması sonucu kıvılcım deşarjı, deşarjın başlamasından kısa bir süre sonra durur. Kıvılcım deşarjına örnek olarak saçları tararken, kağıt sayfalarını ayırırken veya bir kapasitörü boşaltırken ortaya çıkan kıvılcımlar verilebilir.
Fırtına sırasında gözlemlenen yıldırım aynı zamanda bağımsız bir elektrik boşalmasını da temsil eder. Yıldırım kanalındaki akım gücü ulaşır, akım darbesinin süresi birkaç on mikrosaniyedir. Gök gürültüsü bulutu ile Dünya arasındaki bağımsız elektrik deşarjı, birkaç yıldırım çarpmasından sonra kendiliğinden durur, çünkü gök gürültüsü bulutundaki fazla elektrik yüklerinin çoğu, yıldırım plazma kanalından akan elektrik akımı tarafından nötrleştirilir (Şekil 166).
Yıldırım kanalındaki akım arttığında plazma daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısınır. Akımın artmasıyla birlikte yıldırım plazma kanalındaki basınç değişiklikleri ve deşarjın sona ermesi gök gürültüsü adı verilen ses olayına neden olur.
Kızdırma deşarjı.
Boşaltma boşluğundaki gaz basıncı azaldıkça, boşaltma kanalı genişler ve ardından boşaltma tüpünün tamamı eşit şekilde ışıklı plazma ile doldurulur. Gazlardaki bu tür bağımsız elektrik deşarjına akkor deşarj denir (Şekil 167).
Elektrik arkı.
Kendi kendine yeten bir gaz deşarjındaki akım gücü çok yüksekse, pozitif iyonlardan ve elektronlardan gelen etkiler katot ve anodun ısınmasına neden olabilir. Yüksek sıcaklıklarda, katot yüzeyinden elektronlar yayılarak gazda kendi kendine devam eden bir deşarjın sürdürülmesi sağlanır. Katottan termiyonik emisyonla sağlanan, gazlardaki uzun vadeli bağımsız bir elektrik deşarjına ark deşarjı denir (Şekil 168).
Korona deşarjı.
Örneğin bir uç ile bir düzlem arasında veya bir tel ile bir düzlem (güç hattı) arasında oluşan oldukça homojen olmayan elektrik alanlarında, korona deşarjı adı verilen özel tipte bağımsız bir deşarj meydana gelir. Bir korona deşarjı sırasında, elektron etkisiyle iyonlaşma, yüksek elektrik alan kuvvetine sahip bir alanda, elektrotlardan yalnızca birinin yakınında meydana gelir.
Elektrik deşarjlarının uygulanması.
Bir elektrik alanı tarafından hızlandırılan elektronların etkileri, yalnızca gaz atomlarının ve moleküllerinin iyonlaşmasına değil aynı zamanda
Işığın yayılmasıyla birlikte atomların ve moleküllerin uyarılması. Kendi kendine yeten elektrik deşarjının plazmadan ışık emisyonu yaygın olarak kullanılmaktadır. ulusal ekonomi ve günlük yaşamda. Bunlar sokak aydınlatması için floresan lambalar ve gaz deşarjlı lambalar, film projeksiyon aparatındaki elektrik arkı ve hastanelerde ve kliniklerde kullanılan cıva-kuvars lambalardır.
Ark deşarj plazmasının yüksek sıcaklığı, metal yapıların kesilmesi ve kaynaklanması ve metallerin eritilmesi için kullanılmasına olanak tanır. Kıvılcım deşarjı kullanılarak en sert malzemelerden yapılmış parçalar işlenir.
Gazlardaki elektrik deşarjı da teknolojiyle mücadele edilmesi gereken istenmeyen bir olgu olabilir. Örneğin, yüksek gerilim elektrik hatlarının tellerinden korona elektrik deşarjı gereksiz elektrik kayıplarına yol açar. Artan gerilimle birlikte bu kayıpların artması, güç hattındaki gerilimin daha da artırılması yoluna bir sınır koyarken, böyle bir artış, tellerin ısınmasından kaynaklanan enerji kayıplarını azaltmak için oldukça arzu edilir.
İncelenen gazın, potansiyel farkının uygulandığı iki elektrotlu bir C kabı içinde bulunduğunu varsayalım. Elektrotlar arasındaki elektrik alanı, pili kapatan potansiyometre sürgüsünün hareket ettirilmesiyle değiştirilebilir (Şekil III.42). ). Gazda serbest yük yoksa (pozitif veya negatif iyonlar veya elektronlar), galvanometre devresinde akım olmayacaktır. Gazların hem moleküllerin kaçınılmaz termal çarpışmaları sırasında hem de çeşitli radyasyonların etkisi altında iyonize olması nedeniyle gazların her zaman belirli miktarda yük içereceğini unutmayın.
itibaren Radyoaktif maddeler. Bununla birlikte, iyonizasyon işlemiyle, yani nötr moleküllerin yüklü iyonlara ayrılmasıyla eş zamanlı olarak, gazda ters molizasyon veya rekombinasyon işlemi, yani iyonların nötr moleküllere birleşimi meydana gelir. İÇİNDE Denge durumu bu gazların her ikisi de. Süreçler dengelidir: Her saniyede iyonlaşan moleküllerin sayısı, aynı anda iyonlardan yeni oluşan nötr moleküllerin sayısına eşittir.
Gaz üzerinde harici bir iyonlaştırıcı etki yoksa, içindeki iyonların doğal konsantrasyonu çok küçük olacak ve gazdan geçen akım pratik olarak tespit edilemez. Aşağıdaki durumlarda bir gazda gözle görülür bir elektrik akımına (gaz deşarjı denir) neden olmak mümkündür: 1) bir dış etkinin (iyonlaştırıcı) yardımıyla, nötr gaz moleküllerini sürekli olarak iyonlara bölerseniz ve böylece konsantrasyonunu artırırsanız gazda ücretsiz ücretler. Bu, gazı hızlı parçacıklar (elektronlar vb.), ultraviyole, röntgen, radyoaktif maddelerin ışınlarının yanı sıra, termal çarpışmalar sırasında iyonlaşmanın yoğunluğunu artırmak için gazın sıcaklığının arttırılması. Bu durumda harici iyonlaştırıcının sona ermesiyle birlikte gazlardan geçen akım da durur; bir gazın bu tür iletkenliğine kendi kendini idame ettiremeyen denir; 2) öyle büyük bir potansiyel farkı uygularız ki, gazın içinde bulunan iyonlar, elektrik alanında hızlanarak, nötr moleküllerle çarpıştıklarında iyonlaşmaya yetecek kadar enerji kazanırlar. Bu durumda, bir çarpışmadaki her iyon iki veya daha fazla iyonun ortaya çıkmasına neden olur; bu iyonlar da alanda hızlandırılır ve nötr molekülleri iyonlara ayırır. Böylece gazdaki iyon sayısı hızla artar ve gaz gözle görülür bir iletkenlik kazanır; bu tür iletkenliğe bağımsız denir.
Parçacıklar arasındaki, özellikle iyonlar, elektronlar ve nötr moleküller arasındaki iki tür çarpışmayı birbirinden ayırmak gerekir. Bazı çarpışmalarda parçacıklar herhangi bir çarpışma yaşamazlar. iç değişiklikler, ancak yalnızca hareketin kinetik enerjilerini değiş tokuş edin. Bu tür çarpışmalara elastik denir; parçacıkların çarpışmadan önceki ve sonraki kinetik enerjilerinin toplamı sabit kalır.
Diğer (esnek olmayan) çarpışmalarda atomlar ve moleküller yapılarında değişiklikler yaşarlar; çarpışan parçacıkların kinetik enerjisinin, bu atomların ve moleküllerin kurucu kısımları (çekirdekler ve etraflarında dönen elektronlar) arasındaki etkileşimin potansiyel enerjisine bir geçiş vardır. Bu sürece atomların veya moleküllerin uyarılması denir; geri döndüğümde normal durum emilen enerji radyant enerji olarak geri döner. Nihayet ne zaman esnek olmayan çarpışmalar bu da mümkün
atom ve moleküllerin bileşimindeki değişiklikler; özellikle nötr bir molekül iki iyona bölünebilir veya bir elektron bir atomdan ayrılabilir, vb. Çarpışmalar sırasında gazların iyonlaşması esnek olmayan çarpışmaların sonucudur.
Gazların iletkenliği için, belirli koşullar altında (özellikle kaptaki düşük gaz basınçlarında), üzerine pozitif iyonlar düştüğünde elektronların katot yüzeyinden atılması büyük önem taşır. Bu tür iyonların her biri, elektrik alanında edindiği enerjiye ve ayrıca elektronun katot maddesinden çalışma fonksiyonuna bağlı olarak katottan birkaç elektron serbest bırakabilir. Katottan salınan ve elektrik alanı tarafından toplanan elektronlar, anoda giderken gazın iyonlaşmasına neden olabilir; Ek olarak, bu düzenli elektron akışı, gazdan akan toplam akımın belirli (bazen önemli) bir kısmını oluşturur:
Gazlardan geçen akım küçükse ve galvanometre tarafından doğrudan tespit edilemiyorsa, o zaman şu yönteme başvurunuz: dolaylı yöntemler. Özellikle Şekil 2'de gösterildiği gibi. III.42, gaz boşluğu ile seri olarak devreye onlarca ve yüz milyonlarca ohm düzeyinde dirençli bir direnç bağlanır. Bu direncin uçlarında, örneğin bu direncin uçlarını kısa devre yapmayan bir lamba voltmetresi ile ölçülen bir potansiyel farkı oluşur. Daha sonra bilerek ve ölçerek gazın akım gücünü hesaplayabilirsiniz.
Gazlarda ve sıvılarda elektrik akımı
Gazlarda elektrik akımı
Yük taşıyıcıları: elektronlar, pozitif iyonlar, negatif iyonlar.
İyonlaşmanın bir sonucu olarak gazda yük taşıyıcıları belirir: gazın ışınlanması veya ısıtılmış gaz parçacıklarının birbirleriyle çarpışması nedeniyle.
Elektron darbe iyonizasyonu.
E – alan yönü;
l, bir elektronun gaz atomlarıyla ardışık iki çarpışması arasındaki ortalama serbest yoldur.
A_=eEl\geq W – iyonizasyon koşulu
W – iyonlaşma enerjisi, yani. Bir atomdan bir elektronu koparmak için gereken enerji
Elektronların sayısı katlanarak artar, bu da elektron çığına ve dolayısıyla gazın boşalmasına neden olur.
Sıvıdaki elektrik akımı
Sıvılar aynı zamanda katılar dielektrikler, iletkenler ve yarı iletkenler olabilir. Dielektrikler damıtılmış suyu içerir, iletkenler ise elektrolit çözeltilerini içerir: asitler, alkaliler, tuzlar ve erimiş metaller. Sıvı yarı iletkenler erimiş selenyum ve sülfür eriyiklerinden oluşur.
Elektrolitler, polar su moleküllerinin elektrik alanının etkisi altında çözündüğünde, elektrolit molekülleri iyonlara ayrışır. Örneğin, CuSO_ \rightarrow Cu^ +SO^ _ .
Ayrışma ile birlikte ters süreç meydana gelir - rekombinasyon, yani zıt işaretli iyonların nötr moleküller halinde birleştirilmesi.
Elektrolit çözeltilerde elektriğin taşıyıcıları iyonlardır. Bu iletkenliğe denir iyonik .
Elektrotlar, elektrolit solüsyonlu bir banyoya yerleştirilirse ve akım uygulanırsa, negatif iyonlar pozitif elektroda, pozitif iyonlar ise negatife hareket edecektir.
Anotta (pozitif elektrot), negatif yüklü iyonlar fazladan elektron verir (oksidasyon reaksiyonu) ve katotta (negatif elektrot), pozitif iyonlar eksik elektronları alır (indirgeme reaksiyonu).
Tanım. Redoks reaksiyonlarıyla ilişkili elektrotlar üzerindeki maddelerin serbest bırakılması işlemine elektroliz denir.
Faraday yasaları
BEN. Elektrot üzerinde salınan maddenin kütlesi, elektrolitten akan yük ile doğru orantılıdır:
k, maddenin elektrokimyasal eşdeğeridir.
q=I\Delta t , o zaman
\frac – maddenin kimyasal eşdeğeri;
\mu – molar kütle;
Maddelerin elektrokimyasal eşdeğerleri kimyasal olanlarla orantılıdır.
F – Faraday sabiti;
Birleşik elektroliz yasası
m ifadesinin yerine k'yi (Faraday'ın Birinci Yasası) koyarsak şunu elde ederiz:
Elektrokimyasal eşdeğerin fiziksel anlamı.
Elektrokimyasal eşdeğer orana eşit iyonun kütlesinin yüküne oranı:
Ocak ortasında Natalya Lvovna ile çalışmaya başladım. Yeni yıl tatilleri. Dersler başlamadan önce fizikte deneme sınavları ve okulda sınava hazırlık vardı ama sonuç 60-70 puandı ve konuda mükemmel notlar aldım. Natalya Lvovna ile dersler verimli ve ilginçti; bu öğretmenle fizik bilgimi genişletmenin yanı sıra okul müfredatını da pekiştirdim. Bahar yoğun kurslarını tamamladıktan sonra sınava sonuçlarımdan emin bir şekilde girdim. 85 puan alarak 1 dalga ile istediğim üniversiteye girmeyi başardım. Hedeflerime yaklaşmamda ve tekli sınavı geçmemde bana yardımcı olan öğretmenime bir kez daha teşekkür etmek istiyorum. Devlet sınavı Gerekli puanlarla bir üniversiteye kaydolun ve gelecekteki mesleğiniz için eğitime başlayın.
Natalya Lvovna, sizi Birleşik Devlet Sınavına mükemmel bir şekilde hazırlayacak harika bir fizik öğretmenidir.
Ona sıfır bilgiyle gelmedim ama buna iyi de diyemezdim. Ocak ayında eğitime başlamama rağmen ek derslerde tüm konuları işlemeyi başardık.
Her konu analiz edildi ve sınavda karşılaşılabilecek her türlü problem çözüldü.
Ve gerçekten de Birleşik Devlet Sınavında problem çözmede herhangi bir zorlukla karşılaşmadım ve sınavı 94 puanla yazdım.
Bu öğretmeni şiddetle tavsiye ediyorum!
Kızım Polina “insani önyargılı” bir okulda okudu. Birinci sınıftan itibaren onun için ana konular yabancı dillerdi. Ancak meslek seçme sorunu ortaya çıktığında kızı girmek istedi teknik Üniversite. Okul müfredatının kauçuk olmadığı açıktır ve 8 yaşında olması şaşırtıcı değildir. okul saatleri yabancı Diller haftada sadece bir fizik dersi vardı. Acilen bir çözüm aramam gerekiyordu. Şanslıydık; harika bir öğretmen bulduk.
Natalya Lvovna, Polina'yı sınava tamamen hazırlayabildi. İnsani yardım okulumuz için fizikte 85 puan mükemmel bir sonuçtur. Çok minnettarız - Natalya Lvovna mükemmel bir öğretmen ve duyarlı bir insan. Bireysel yaklaşım hatta herkese grup dersleri– Öncelikle şunu belirtmek isterim. Hayalinizdeki üniversiteye kayıt olmayı umuyoruz.
GAZLARDA ELEKTRİK AKIMI
Normal koşullar altında gaz bir dielektriktir, yani. nötr atomlardan ve moleküllerden oluşur ve serbest elektrik akımı taşıyıcıları içermez.
İletken gaz iyonize bir gazdır. İyonize gaz elektron-iyon iletkenliğine sahiptir.
Hava, güç hatlarında, hava kapasitörlerinde ve kontak anahtarlarında bir dielektriktir.
Yıldırım oluştuğunda hava iletkendir. elektrik kıvılcımı bir kaynak arkı oluştuğunda.
nötr atom veya moleküllerin, atomlardan elektronların uzaklaştırılması yoluyla pozitif iyonlara ve elektronlara parçalanmasıdır. İyonlaşma, bir gaz ısıtıldığında veya radyasyona (UV, X ışınları, radyoaktif) maruz bırakıldığında meydana gelir ve yüksek hızlarda çarpışmalar sırasında atomların ve moleküllerin parçalanmasıyla açıklanır.
- bu iyonize gazlardaki elektrik akımıdır.
Yük taşıyıcıları pozitif iyonlar ve elektronlardır. Gaz deşarj tüplerinde (lambalarda) elektrik veya manyetik alana maruz kaldığında gaz deşarjı gözlenir.
Yüklü parçacıkların rekombinasyonu
- İyonlaşma durursa gaz iletken olmaktan çıkar, bu rekombinasyonun (karşıt yüklü parçacıkların yeniden birleşmesi) bir sonucu olarak ortaya çıkar.
Kendi kendine yeten ve kendini sürdürmeyen bir gaz deşarjı vardır.
Kendi kendine yetmeyen gaz deşarjı
- İyonlaştırıcının hareketi durdurulursa deşarj da duracaktır.
Deşarj doygunluğa ulaştığında grafik yatay hale gelir. Burada gazın elektriksel iletkenliği yalnızca iyonlaştırıcının etkisinden kaynaklanır.
Kendi kendine yeten gaz deşarjı
— bu durumda, darbeli iyonizasyondan (= elektrik çarpmasının iyonizasyonu) kaynaklanan iyonlar ve elektronlar nedeniyle, harici iyonlaştırıcının sona ermesinden sonra bile gaz deşarjı devam eder; elektrotlar arasındaki potansiyel farkı arttığında meydana gelir (bir elektron çığı meydana gelir).
Kendi kendine yetmeyen bir gaz deşarjı, Ua = Uignition olduğunda kendi kendine yeten bir gaz deşarjına dönüşebilir.
Gazın elektriksel parçalanması
- Kendi kendini idame ettiremeyen bir gaz deşarjının, kendi kendini idame ettirebilen bir gaz deşarjına geçiş süreci.
Kendi kendine yeten gaz deşarjı meydana gelir 4 tip:
1. için için yanma - düşük basınçlarda (birkaç mm Hg'ye kadar) - gaz ışığı tüplerinde ve gaz lazerlerinde gözlemlendi.
2. kıvılcım - normal basınçta ve yüksek elektrik alan kuvvetinde (yıldırım - yüz binlerce ampere kadar akım gücü).
3. korona - düzgün olmayan bir elektrik alanında (uçta) normal basınçta.
4. ark - yüksek akım yoğunluğu, elektrotlar arasında düşük voltaj (ark kanalındaki gaz sıcaklığı -5000-6000 santigrat derece); spot ışıklarında ve projeksiyon filmi ekipmanlarında gözlemlendi.
Bu deşarjlar gözlemlenir:
için için yanan - floresan lambalarda;
kıvılcım - yıldırımda;
korona - enerji kaçağı sırasında elektrikli çöktürücülerde;
ark - kaynak sırasında, cıva lambalarında.
- bu maddenin bir araya toplanmasının dördüncü halidir yüksek derece Moleküllerin çarpışması sonucu iyonlaşma yüksek hız yüksek sıcaklıkta; doğada bulunur: iyonosfer zayıf iyonize bir plazmadır, Güneş tamamen iyonize bir plazmadır; yapay plazma - gaz deşarjlı lambalarda.
Düşük sıcaklık - 100.000K'nin altındaki sıcaklıklarda;
yüksek sıcaklık - 100.000K'nin üzerindeki sıcaklıklarda.
Plazmanın temel özellikleri:
– yüksek elektrik iletkenliği
— güçlü etkileşim harici elektrik ve manyetik alanlarla.
bir sıcaklıkta 
Herhangi bir madde plazma halindedir.
İlginçtir ki Evrendeki maddenin %99'u plazmadır.
10-11. Sınıflar için “Elektrik” konulu diğer sayfalar:
class-fizika.narod.ru
Gazlarda elektrik akımı kanunları
ANO DO Merkezi "Logolar"ın resmi web sitesi, Glazov
DERS İÇİN HAZIR OLUN
Çeşitli ortamlarda elektrik akımı, biraz fizik hakkında:
Elektrik akımı, elektrik yüklerinin herhangi bir sıralı hareketidir. Elektrik akımı geçebilir çeşitli maddeler belirli koşullar altında. Elektrik akımının ortaya çıkmasının koşullarından biri, bir elektrik alanının etkisi altında hareket edebilen serbest yüklerin varlığıdır.
Bu nedenle bu bölümde hangi parçacıkların çeşitli ortamlarda elektrik yükü taşıdığını tespit etmeye çalışacağız.
Metallerde elektrik akımı.
Metaller, bir kristal kafesin bölgelerinde bulunan pozitif yüklü iyonlardan ve bir dizi serbest elektrondan oluşur. Elektrik alanının dışında serbest elektronlar moleküller gibi kaotik bir şekilde hareket eder Ideal gaz ve bu nedenle klasik olarak kabul edilir elektron teorisi Nasıl elektron gazı .
Harici bir elektrik alanının etkisi altında, serbest elektronların metal içindeki hareketinin doğası değişir. Kaotik hareketlerini sürdüren elektronlar aynı zamanda elektrik alan kuvvetleri yönünde de kayarlar.
Buradan, metallerde elektrik akımı elektronların düzenli hareketidir.
Metal bir iletkendeki akım gücü formülle belirlenir:
Nerede BEN- iletkendeki akım gücü, e— elektron yük modülü, N 0 - İletim elektronlarının konsantrasyonu, - Elektronların düzenli hareketinin ortalama hızı, S
İletim akımı yoğunluğu sayısal olarak akımın yönüne dik bir birim yüzey alanından 1 s'de geçen yüke eşittir.
Nerede J— akım yoğunluğu.
Çoğu metalde hemen hemen her atom iyonize edilmiştir. Ve tek değerlikli bir metalin iletim elektronlarının konsantrasyonu şuna eşit olduğundan:
Nerede Hayır- Avogadro sabiti, A- atom kütlesi metal, ρ - metal yoğunluğu,
daha sonra konsantrasyonun 10 28 - 10 29 m -3 aralığında belirlendiğini görüyoruz.
Ohm'un bir zincirin homojen bir bölümü için yasası:
Nerede sen- bölgedeki voltaj, R— bölgenin direnci.
Homojen bir zincir bölümü için:
Nerede ρ sen- iletkenin spesifik direnci, ben — iletken uzunluğu, S- iletkenin kesit alanı.
Bir iletkenin direnci sıcaklığa bağlıdır ve bu bağımlılık şu ilişkiyle ifade edilir:
Nerede sen - T = 273K sıcaklıkta bir metal iletkenin direnci, α — termal direnç katsayısı, ∆T = T - T o - sıcaklık değişimi.
Metallerin akım-gerilim özellikleri.
Ohm kanununa göre iletkenlerdeki akım kuvveti gerilimle doğru orantılıdır. Bu bağımlılık, kesin olarak belirlenmiş bir dirence sahip iletkenler için ortaya çıkar ( dirençler için).
Grafiğin eğiminin tanjantı iletkenin iletkenliğine eşittir. İletkenlik direncin karşılığı denir
Ancak metallerin direnci sıcaklığa bağlı olduğundan metallerin akım-gerilim karakteristiği doğrusal değildir.
Çözeltilerde ve elektrolitlerin erimesinde elektrik akımı.
Sudaki tuz, alkali ve asit moleküllerinin zıt işaretli iyonlara ayrışması olgusuna denir. elektrolitik ayrışma.Çürüme sonucu ortaya çıkan iyonlar sıvıda yük taşıyıcı olarak görev yapar ve sıvının kendisi de iletken olur.
Elektrik alanının dışında iyonlar düzensiz bir şekilde hareket eder. Harici bir elektrik alanın etkisi altında, kaotik hareketlerini sürdüren iyonlar aynı zamanda elektrik alan kuvvetleri yönünde yer değiştirirler: katyonlar katoda, anyonlar anoda.
Buradan, elektrolit çözeltilerindeki (eriyen) elektrik akımı her iki burcun iyonlarının zıt yönlerde yönlendirilmiş hareketidir.
Bir elektrik akımının bir elektrolit çözeltisinden geçişine her zaman bileşiminde bulunan maddelerin elektrotlar üzerinde salınması eşlik eder. Bu fenomene denir elektroliz .
Elektrolitlerin içinde hareket ederken iyonlar su molekülleri ve diğer iyonlarla etkileşime girer; elektrolitler harekete karşı bir miktar direnç gösterir ve bu nedenle dirence sahiptirler. Elektrolitlerin elektriksel direnci iyonların konsantrasyonuna, iyon yükünün büyüklüğüne ve her iki işaretin iyonlarının hareket hızına bağlıdır.
Elektrolitlerin direnci de aşağıdaki formülle belirlenir:
Nerede ρ sen- elektrolitin spesifik direnci, ben — sıvı iletken uzunluğu, S sıvı iletkenin kesit alanıdır.
Elektrolitin sıcaklığı arttıkça viskozitesi azalır ve bu da iyon hareketinin hızının artmasına neden olur. Onlar. Sıcaklık arttıkça elektrolit direnci azalır.
1. Elektrotta salınan maddenin kütlesi, elektrolitten geçen elektrik yüküyle doğru orantılıdır.
Nerede M- elektrotta salınan maddenin kütlesi, k- elektrokimyasal eşdeğeri, Q- elektrolitten geçen yük.
2. Bir maddenin elektrokimyasal eşdeğeri, kimyasal eşdeğeri ile doğru orantılıdır.
Nerede M- maddenin molar kütlesi, F- Faraday sabiti z iyonun değerliğidir.
Faraday sabiti kimyasal eşdeğere sayısal olarak eşit bir madde kütlesini serbest bırakmak için elektrolitten geçmesi gereken yüke sayısal olarak eşittir.
Birleşik Faraday yasası.
Gazlarda elektrik akımı.
Şu tarihte: normal koşullar Gazlar nötr moleküllerden oluşur ve bu nedenle dielektriktir. Elektrik akımı üretmek için yüklü parçacıkların varlığı gerekli olduğundan, gaz moleküllerinin iyonize edilmesi gerekir (elektronların moleküllerden uzaklaştırılması). Molekülleri iyonize etmek için enerji harcamak gerekir. iyonlaşma enerjisi miktarı maddenin türüne bağlıdır. Bu nedenle iyonlaşma enerjisi alkali metal atomları için minimum, inert gazlar için maksimumdur.
Moleküller, bir gazın ısıtılması veya çeşitli türde ışınlarla ışınlanması yoluyla iyonize edilebilir. Ek enerji sayesinde moleküllerin hareket hızı artar, termal hareketlerinin yoğunluğu artar ve çarpışma sırasında tek tek moleküller elektronlarını kaybederek pozitif yüklü iyonlara dönüşür.
Bir molekülden kopan elektronlar nötr moleküllere katılarak negatif yüklü iyonlar oluşturabilir.
Bu nedenle iyonlaşma sırasında üç tür yük taşıyıcı ortaya çıkar: pozitif iyonlar, negatif iyonlar ve elektronlar.
Harici bir elektrik alanın etkisi altında, hem işaretlerin hem de elektronların iyonları, elektrik alanı kuvvetleri yönünde hareket eder: pozitif iyonlar katoda, negatif iyonlar ve elektronlar anoda. Onlar. Gazlardaki elektrik akımı Bir elektrik alanının etkisi altında iyonların ve elektronların düzenli hareketidir.
Gazların akım-gerilim özellikleri.
Akımın gerilime bağımlılığı OABC eğrisi ile ifade edilir.
OA grafiğinin bölümünde mevcut güç Ohm kanununa uyar. Düşük voltajda akım gücü küçüktür çünkü Düşük hızlarda hareket eden iyonlar elektrotlara ulaşmadan yeniden birleşir. Elektrotlar arasındaki voltaj arttıkça elektronların ve iyonların yönsel hareketinin hızı artar, dolayısıyla yüklü parçacıkların çoğu elektrotlara ulaşır ve dolayısıyla akım artar.
Belirli bir U1 voltaj değerinde, tüm iyonlar yeterli hızlara sahiptir ve yeniden birleşmeden elektrotlara ulaşır. Akım mümkün olan maksimum seviyeye ulaşır ve voltajın U2 değerine kadar daha fazla artmasına bağlı değildir. Bu akıma denir doyma akımı ve AB grafik bölümü buna karşılık gelir.
Birkaç bin voltluk bir U2 voltajında, moleküllerin iyonlaşmasından kaynaklanan elektronların hızı ve dolayısıyla kinetik enerjileri önemli ölçüde artar. Kinetik enerji iyonlaşma enerjisi değerine ulaştığında ise nötr moleküllerle çarpışan elektronlar onları iyonlaştırır. Ek iyonizasyon, yüklü parçacıkların sayısında çığ benzeri bir artışa ve sonuç olarak harici bir iyonlaştırıcının etkisi olmadan akım gücünde önemli bir artışa yol açar. Elektrik akımının harici bir iyonlaştırıcının etkisi olmadan geçişine denir. bağımsız deşarj. Bu bağımlılık AC grafiğinin bölümü ile ifade edilir.
Vakumda elektrik akımı.
Vakumda yüklü parçacıklar yoktur ve bu nedenle dielektriktir. Onlar. yüklü parçacıkların üretilmesine yardımcı olacak belirli koşulların yaratılması gerekir.
Metallerde serbest elektronlar bulunur. Oda sıcaklığında metali terk edemezler çünkü pozitif iyonlardan gelen Coulomb çekim kuvvetleri tarafından metalin içinde tutulurlar. Bu kuvvetlerin üstesinden gelmek için elektronun belirli bir enerji harcaması gerekir ki buna denir. çalışma fonksiyonu. Enerji, harika veya işe eşit serbest bırakıldığında, metal yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında elektronlar elde edilebilir.
Bir metal ısıtıldığında kinetik enerjiye sahip elektronların sayısı, daha fazla işçıkış artar, böylece metalin dışına uçar büyük miktar elektronlar. Metallerin ısıtıldığında elektron yaymasına ne ad verilir? Termiyonik emisyon. Termiyonik emisyonu gerçekleştirmek için, elektrotlardan biri olarak refrakter metalden (akkor filaman) yapılmış ince bir tel filaman kullanılır. Bir akım kaynağına bağlanan filaman ısınır ve elektronlar yüzeyinden dışarı fırlar. Yayılan elektronlar iki elektrot arasındaki elektrik alanına girer ve belirli bir yönde hareket ederek bir elektrik akımı oluşturur.
Termoiyonik emisyon olgusu elektron tüplerinin çalışma prensibinin temelini oluşturur: vakum diyotu, vakum triyodu.
Vakum diyotu Vakum triyodu
Bir vakum diyotunun akım-gerilim karakteristiği.
Akımın gerilime bağımlılığı OABC D eğrisi ile ifade edilir.
Elektronlar yayıldığında katot şu hale gelir: pozitif yük ve bu nedenle elektronları kendisine yakın tutar. Katot ile anot arasında bir elektrik alanının yokluğunda, yayılan elektronlar katotta bir elektron bulutu oluşturur.
Anot ve katot arasındaki voltaj arttıkça anoda daha fazla elektron akar ve dolayısıyla akım da artar. Bu bağımlılık OAB grafiğinin bölümü ile ifade edilir. AB Bölümü, akımın gerilime doğrudan bağımlılığını karakterize eder, yani. U 1 - U 2 voltaj aralığında Ohm kanunu karşılanır.
BC D bölümündeki doğrusal olmayan bağımlılık, anoda koşan elektronların sayısının katottan kaçan elektronların sayısından daha fazla olmasıyla açıklanmaktadır.
Yeterli olduğunda büyük önem voltaj U 3 katottan yayılan tüm elektronlar anoda ulaşır ve elektrik akımı doygunluğa ulaşır.
Ayrıca onu yüklü parçacıkların kaynağı olarak da kullanabilirsiniz. radyoaktif ilaçα parçacıkları yayan Elektrik alan kuvvetlerinin etkisi altında, α parçacıkları hareket edecektir; bir elektrik akımı meydana gelecektir.
Böylece, herhangi bir yüklü parçacığın (elektronlar, iyonlar) düzenli hareketi ile boşlukta bir elektrik akımı oluşturulabilir.
Yarı iletkenlerde elektrik akımı.
Yarı iletkenler, artan sıcaklıkla direnci azalan ve yabancı maddelerin varlığına ve aydınlatmadaki değişikliklere bağlı olan maddelerdir. İletkenlerin oda sıcaklığındaki direnci 10 -3 ila 10 7 Ohm m aralığındadır. Yarı iletkenlerin tipik temsilcileri germanyum ve silikon kristalleridir.
Bu kristallerde atomlar birbirine kovalent bağla bağlanır. Isıtıldığında kovalent bağ bozulursa atomlar iyonize olur. Bu, serbest elektronların ve “deliklerin” (eksik elektronlu boş pozitif yerler) ortaya çıkmasına neden olur.
Bu durumda, komşu atomların elektronları boş pozisyonları işgal edebilir ve komşu atomda bir "delik" oluşturabilir. Böylece kristalin etrafında sadece elektronlar değil “delikler” de hareket edebilir. Böyle bir kristal bir elektrik alanına yerleştirildiğinde, elektronlar ve delikler düzenli harekete geçecek ve bir elektrik akımı ortaya çıkacaktır.
Saf bir kristalde, eşit sayıda elektron ve "delik" tarafından bir elektrik akımı yaratılır. Serbest elektronların hareketinin ve yarı iletken bir kristalde safsızlık içermeyen eşit sayıda "deliğin" neden olduğu iletkenliğe denir. yarı iletkenin içsel iletkenliği .
Sıcaklık arttıkça yarı iletkenin içsel iletkenliği artar, çünkü serbest elektronların ve “deliklerin” sayısı artar.
İletkenlerin iletkenliği yabancı maddelerin varlığına bağlıdır. Verici ve alıcı safsızlıkları vardır. Donör kirliliği- daha yüksek değerliliğe sahip bir safsızlık. Örneğin dört değerlikli silikon için donör safsızlığı beş değerlikli arseniktir. Dört değerlik elektronu arsenik atomları kovalent bir bağın oluşumuna katılır ve beşincisi bir iletken elektron haline gelir.
Isıtıldığında kovalent bağ kırılır ve ilave iletken elektronlar ve "delikler" ortaya çıkar. Bu nedenle bir kristalde serbest elektronların sayısı “deliklerin” sayısına üstün gelir. Böyle bir iletkenin iletkenliği elektroniktir; n tipi yarı iletken. Elektronlar ana taşıyıcılarşarj, “delikler” - çekirdek olmayan .
Akseptör katkı- daha düşük değerliliğe sahip bir safsızlık. Örneğin dört değerlikli silikon için alıcı safsızlığı üç değerlikli indiyumdur. İndiyum atomunun üç değerlik elektronu, üç silikon atomu ile kovalent bir bağ oluşturmaya katılır ve dördüncü tamamlanmamış kovalent bağın yerine bir "delik" oluşturulur.
Isıtıldığında kovalent bağ kırılır ve ilave iletken elektronlar ve "delikler" ortaya çıkar. Bu nedenle, bir kristalde "deliklerin" sayısı serbest elektronların sayısından üstündür. Böyle bir iletkenin iletkenliği deliktir, yarı iletken ise p tipi yarı iletken. "Delikler" ana taşıyıcılar yük, elektronlar - çekirdek olmayan .
P-tipi ve n-tipi yarı iletkenler sınır boyunca temas ettiğinde, elektronlar n-bölgesinden p-bölgesine ve “delikler” p-bölgesinden n-bölgesine yayılır. Bu, daha fazla difüzyonu önleyen bir bariyer tabakasının oluşmasıyla sonuçlanır. P-n bağlantısı tek yönlü iletkenliğe sahiptir.
Şu tarihte: p-n bağlantısı p-bölgesi pozitif kutba ve n-bölgesi negatif kutba bağlanacak şekilde akım kaynağına geçişte, ana yük taşıyıcılarının temas katmanı boyunca hareketi ortaya çıkar. Bu bağlantı yöntemine ileri bağlantı denir.
Bir p-n bağlantısı bir akım kaynağına, p bölgesi negatif kutba ve n bölgesi pozitif kutba bağlanacak şekilde bağlandığında, bloke edici katmanın kalınlığı artar ve çoğunluk yük taşıyıcılarının kontak boyunca hareketi artar. katman durur, ancak azınlık yüklerinin hareketi temas katmanı boyunca meydana gelebilir. Bu bağlantı yöntemine ters bağlantı denir.
Yarı iletken bir diyotun çalışma prensibi, p-n bağlantısının tek yönlü iletkenlik özelliğine dayanmaktadır. Yarı iletken bir diyotun ana uygulaması bir akım doğrultucudur.
Yarı iletken diyotun akım-gerilim karakteristiği.
Akımın gerilime bağımlılığı AOB eğrisi ile ifade edilir.
OB dalı, ana yük taşıyıcıları tarafından akım oluşturulduğunda akımın geçiş yönüne karşılık gelir ve voltaj arttıkça akım gücü artar. AO dalı, azınlık yük taşıyıcıları tarafından oluşturulan akıma karşılık gelir ve mevcut değerler küçüktür.
Doğada mutlak dielektrik yoktur. Parçacıkların - elektrik yükü taşıyıcıları - yani akımın düzenli hareketi herhangi bir ortamda meydana gelebilir, ancak bu gerektirir Özel durumlar. Burada nasıl olduğuna bakacağız elektriksel olaylar gazlarda ve bir gazın çok iyi bir dielektrikten çok iyi bir iletkene nasıl dönüştürülebileceği. Gazlarda elektrik akımının meydana geldiği koşulların yanı sıra hangi özelliklerin karakterize edildiğiyle de ilgileneceğiz.
Gazların elektriksel özellikleri
Dielektrik, parçacıkların (serbest elektrik yükü taşıyıcıları) konsantrasyonunun herhangi bir değere ulaşmadığı bir maddedir (ortam). önemli değer Bunun sonucunda iletkenlik ihmal edilebilir düzeydedir. Bütün gazlar iyi dielektriklerdir. Yalıtım özellikleri her yerde kullanılmaktadır. Örneğin herhangi bir anahtarda kontaklar aralarında hava boşluğu oluşacak konuma getirildiğinde devre açılır. Enerji hatlarındaki teller de bir hava tabakasıyla birbirlerinden yalıtılır.
Herhangi bir gazın yapısal birimi bir moleküldür. Bu oluşmaktadır atom çekirdeği ve elektron bulutları, yani uzayda bir şekilde dağılmış elektrik yüklerinin toplamıdır. Yapısının özelliklerinden dolayı bir gaz molekülü, harici bir elektrik alanının etkisi altında polarize edilebilir. Bir gazı oluşturan moleküllerin büyük çoğunluğu, içlerindeki yükler birbirini iptal ettiğinden normal koşullar altında elektriksel olarak nötrdür.
Bir gaza elektrik alanı uygulandığında moleküller, alanın etkisini telafi edecek uzaysal bir pozisyon işgal ederek dipol yönelimi alacaktır. Coulomb kuvvetlerinin etkisi altında gazda bulunan yüklü parçacıklar hareket etmeye başlayacaktır: pozitif iyonlar katoda, negatif iyonlar ve elektronlar anoda doğru. Bununla birlikte, alanın potansiyeli yetersizse, yüklerin tek bir yönlendirilmiş akışı ortaya çıkmaz ve daha ziyade ihmal edilecek kadar zayıf olan bireysel akımlardan söz edilebilir. Gaz bir dielektrik gibi davranır.
Bu nedenle gazlarda elektrik akımının oluşması için yüksek konsantrasyonda serbest yük taşıyıcıları ve bir alanın varlığı gerekir.
İyonlaşma
Bir gazdaki serbest yüklerin sayısında çığ benzeri bir artış sürecine iyonlaşma denir. Buna göre, içinde bulunan gaz önemli miktar yüklü parçacıklara iyonize denir. Bu tür gazlarda bir elektrik akımı yaratılır.
İyonlaşma süreci moleküllerin nötrlüğünün ihlali ile ilişkilidir. Bir elektronun çıkarılması nedeniyle pozitif iyonlar ortaya çıkar; bir moleküle bir elektron eklenmesi oluşumuna yol açar. negatif iyon. Ayrıca iyonize gaz çok sayıda serbest elektron içerir. Gazlarda elektrik akımı sırasında pozitif iyonlar ve özellikle elektronlar ana yük taşıyıcılarıdır.
İyonlaşma, bir parçacığa belirli miktarda enerji verildiğinde meydana gelir. Böylece moleküldeki dış elektron bu enerjiyi alarak molekülü terk edebilir. Yüklü parçacıkların nötr olanlarla karşılıklı çarpışması, yeni elektronların dışarı atılmasına yol açar ve süreç çığ benzeri bir karaktere bürünür. Parçacıkların kinetik enerjisi de artar, bu da iyonizasyonu büyük ölçüde artırır.
Gazlarda elektrik akımını uyarmak için harcanan enerji nereden geliyor? Gazların iyonlaşmasının, türlerinin genellikle adlandırıldığı çeşitli enerji kaynakları vardır.
- Elektrik alanıyla iyonlaşma. Bu durumda potansiyel enerji alanlar parçacıkların kinetik enerjisine dönüştürülür.
- Termal iyonizasyon. Sıcaklıktaki bir artış da oluşumuna yol açar büyük miktarücretsiz masraflar.
- Fotoiyonizasyon. Öz bu süreç kuantum elektronlara enerji veriyor mu Elektromanyetik radyasyon- yeterince yüksek bir frekansa sahiplerse fotonlar (ultraviyole, x-ışınları, gama kuantumu).
- Darbe iyonizasyonu, çarpışan parçacıkların kinetik enerjisinin elektron ayrılma enerjisine dönüştürülmesiyle sonuçlanır. Termal iyonlaşmanın yanı sıra gazlarda elektrik akımının uyarılmasında ana faktör olarak görev yapar.
Her gaz belirli bir eşik değeriyle karakterize edilir - bir elektronun molekülden ayrılarak potansiyel bariyeri aşması için gereken iyonizasyon enerjisi. İlk elektronun bu değeri birkaç volttan iki on volta kadar değişir; Bir molekülden bir sonraki elektronu çıkarmak için daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır ve bu böyle devam eder.
Gazdaki iyonizasyonla eş zamanlı olarak ters işlemin meydana geldiği dikkate alınmalıdır - rekombinasyon, yani nötr moleküllerin Coulomb çekici kuvvetlerinin etkisi altında restorasyonu.
Gaz deşarjı ve çeşitleri
Dolayısıyla gazlardaki elektrik akımı, yüklü parçacıkların kendilerine uygulanan elektrik alanının etkisi altında düzenli hareketinden kaynaklanır. Bu tür yüklerin varlığı çeşitli iyonizasyon faktörleri nedeniyle mümkündür.
Bu nedenle, termal iyonizasyon önemli sıcaklıklar gerektirir, ancak bazı nedenlerden dolayı açık alev gerekir. kimyasal süreçler iyonizasyonu teşvik eder. Bir alevin varlığında nispeten düşük bir sıcaklıkta bile, gazlarda bir elektrik akımının görünümü kaydedilir ve gaz iletkenliği ile yapılan deneyler bunu doğrulamayı kolaylaştırır. Yüklü bir kapasitörün plakaları arasına bir brülörün veya mumun alevini yerleştirmek gerekir. Kondansatördeki hava boşluğu nedeniyle daha önce açık olan devre kapanacaktır. Devreye bağlı bir galvanometre akımın varlığını gösterecektir.
Gazlardaki elektrik akımına gaz deşarjı denir. Deşarj stabilitesini korumak için iyonlaştırıcının hareketinin sabit olması gerektiği unutulmamalıdır, çünkü sürekli rekombinasyon nedeniyle gaz elektriksel olarak iletken özelliklerini kaybeder. Gazlardaki bazı elektrik akımı taşıyıcıları - iyonlar - elektrotlarda nötrleştirilir, diğerleri - elektronlar - anoda ulaştıklarında alan kaynağının "artısına" yönlendirilirler. İyonlaştırıcı faktörün etkisi sona ererse, gaz hemen tekrar dielektrik haline gelecek ve akım duracaktır. Harici bir iyonlaştırıcının etkisine bağlı olan böyle bir akıma, kendi kendine yetmeyen deşarj denir.
Elektrik akımının gazlardan geçişinin özellikleri, akımın voltaja özel bir bağımlılığı - akım-voltaj karakteristiği ile tanımlanır.
Akım-voltaj bağımlılığı grafiğinde gaz deşarjının gelişimini ele alalım. Gerilim belirli bir U1 değerine yükseldiğinde, akım da onunla orantılı olarak artar, yani Ohm kanunu karşılanır. Kinetik enerji ve dolayısıyla gazdaki yüklerin hızı artar ve bu süreç rekombinasyonu geride bırakır. U 1'den U 2'ye kadar olan voltaj değerlerinde bu ilişki ihlal edilir; U2'ye ulaşıldığında, tüm yük taşıyıcılar yeniden birleşmeye zaman kalmadan elektrotlara ulaşır. Tüm ücretsiz yükler kullanılır ve voltajdaki daha fazla artış, akımda bir artışa yol açmaz. Yüklerin bu tür hareketine doyma akımı denir. Dolayısıyla gazlardaki elektrik akımının, iyonize gazın çeşitli kuvvetlerdeki elektrik alanlarındaki davranışının özelliklerinden de kaynaklandığını söyleyebiliriz.
Elektrotlar arasındaki potansiyel farkı belirli bir U3 değerine ulaştığında, voltaj, elektrik alanının gazın çığ benzeri iyonlaşmasına neden olması için yeterli hale gelir. Serbest elektronların kinetik enerjisi, moleküllerin darbeli iyonlaşması için zaten yeterlidir. Çoğu gazdaki hızları yaklaşık 2000 km/s ve daha yüksektir (Ui'nin iyonlaşma potansiyeli olduğu yaklaşık v=600 Ui formülü kullanılarak hesaplanır). Bu anda gaz arızası meydana gelir ve akımda önemli bir artış meydana gelir. dahili kaynak iyonizasyon. Bu nedenle böyle bir deşarja bağımsız denir.
Bu durumda harici bir iyonlaştırıcının varlığı artık gazlarda elektrik akımının korunmasında rol oynamamaktadır. Bağımsız deşarj farklı koşullar ve elektrik alan kaynağının farklı özellikleri ile belirli özelliklere sahip olabilir. Parıltı, kıvılcım, ark ve korona gibi kendi kendine deşarj türleri vardır. Bu türlerin her biri için kısaca elektrik akımının gazlarda nasıl davrandığına bakacağız.
Kendi kendine deşarjı başlatmak için 100 (veya hatta daha az) ila 1000 voltluk bir potansiyel farkı yeterlidir. Bu nedenle, düşük bir akım değeri (10 -5 A'dan 1 A'ya kadar) ile karakterize edilen bir akkor deşarjı, birkaç milimetre cıvadan fazla olmayan basınçlarda meydana gelir.
Seyreltilmiş gaz ve soğuk elektrotlara sahip bir tüpte oluşan ışıltılı deşarj, elektrotlar arasında ince, parlak bir kordon gibi görünür. Tüpten gaz pompalamaya devam ederseniz, kablo yıkanır ve milimetrenin onda biri cıva basıncında parıltı tüpü neredeyse tamamen doldurur. Karanlık katot alanı olarak adlandırılan alanda, katodun yakınında herhangi bir parıltı yoktur. Geri kalanına pozitif sütun denir. Bu durumda deşarjın varlığını sağlayan ana süreçler tam olarak karanlık katot alanında ve ona bitişik alanda lokalize edilir. Burada yüklü gaz parçacıkları hızlandırılarak elektronları katottan dışarı atar.
Işıma deşarjında iyonlaşmanın nedeni katottan elektron emisyonudur. Katot tarafından yayılan elektronlar, gaz moleküllerinin darbeli iyonizasyonunu üretir, sonuçta ortaya çıkan pozitif iyonlar, katottan ikincil emisyona neden olur, vb. Pozitif bir sütunun parıltısı, esas olarak, uyarılmış gaz molekülleri tarafından fotonların salınmasından kaynaklanır ve farklı gazlar, belirli bir renkteki parıltıyla karakterize edilir. Pozitif sütun, akkor deşarjın oluşumunda yalnızca bir bölüm olarak yer alır. elektrik devresi. Elektrotları yaklaştırırsanız pozitif sütunun kaybolmasını sağlayabilirsiniz ancak deşarj durmayacaktır. Ancak elektrotlar arasındaki mesafenin daha da azaltılmasıyla akkor deşarjı mevcut olamaz.
Şunu belirtmek gerekir ki bu türden Gazlardaki elektrik akımı nedeniyle bazı süreçlerin fiziği henüz tam olarak açıklığa kavuşmamıştır. Örneğin, katot yüzeyindeki deşarjda yer alan bölgeyi genişletmek için akımın artmasına neden olan kuvvetlerin doğası belirsizliğini koruyor.
Kıvılcım deşarjı
Kıvılcım dökümü darbeli bir yapıya sahiptir. Elektrik alan kaynağının gücünün sabit bir deşarjı sürdürmek için yetersiz olduğu durumlarda, normal atmosfer basıncına yakın basınçlarda meydana gelir. Alan kuvveti yüksektir ve 3 MV/m'ye ulaşabilir. Bu fenomen karakterize edilir keskin artış gazdaki elektrik akımını boşaltır, aynı zamanda voltaj çok hızlı bir şekilde düşer ve boşalma durur. Daha sonra potansiyel fark tekrar artar ve tüm süreç tekrarlanır.
Bu tip deşarj ile kısa süreli kıvılcım kanalları oluşur ve bunların büyümesi elektrotlar arasındaki herhangi bir noktadan başlayabilir. Bunun nedeni, darbe iyonizasyonunun halihazırda yoğunlaştığı yerlerde rastgele oluşmasıdır. en büyük sayı iyonlar. Kıvılcım kanalının yakınında gaz hızla ısınır ve termal Genleşme, neden olan akustik dalgalar. Bu nedenle, bir kıvılcım deşarjına bir çatırtı sesinin yanı sıra ısı salınımı ve parlak bir parıltı eşlik eder. Kıvılcım kanalında çığ iyonizasyon süreçleri oluşur yüksek basınçlar ve 10 bin derece ve üzerindeki sıcaklıklar.
Doğal kıvılcım deşarjının en çarpıcı örneği yıldırımdır. Ana yıldırım kıvılcımı kanalının çapı birkaç santimetreden 4 m'ye kadar değişebilmekte, kanalın uzunluğu ise 10 km'ye ulaşabilmektedir. Mevcut güç 500 bin ampere ulaşıyor ve fırtına bulutu ile Dünya yüzeyi arasındaki potansiyel fark bir milyar volta ulaşıyor.
En uzun yıldırım düşmesi 321 km ile 2007 yılında ABD'nin Oklahoma kentinde görüldü. En uzun süre rekorunun sahibi, 2012 yılında Fransız Alpleri'nde kaydedilen yıldırımdı; yıldırım 7,7 saniyenin üzerinde sürmüştü. Yıldırım çarptığında hava, Güneş'in görünen yüzeyinin sıcaklığından 6 kat daha yüksek olan 30 bin dereceye kadar ısınabilir.
Elektrik alan kaynağının gücünün yeterince yüksek olduğu durumlarda kıvılcım deşarjı ark deşarjına dönüşür.
Bu tür kendi kendine deşarj, yüksek akım yoğunluğu ve düşük (parlak deşarjdan daha az) voltaj ile karakterize edilir. Elektrotların birbirine yakın olmasından dolayı arıza mesafesi kısadır. Boşalma, katot yüzeyinden bir elektronun yayılmasıyla başlatılır (metal atomları için iyonlaşma potansiyeli, gaz molekülleriyle karşılaştırıldığında küçüktür). Arıza sırasında, elektrotlar arasında gazın elektrik akımını ilettiği koşullar yaratılır ve devreyi kapatan bir kıvılcım deşarjı meydana gelir. Gerilim kaynağının gücü yeterince yüksekse kıvılcım deşarjları kararlı bir elektrik arkına dönüşür.
Ark deşarjı sırasındaki iyonizasyon neredeyse %100'e ulaşır, akım çok yüksektir ve 10 ila 100 amper arasında değişebilir. Atmosfer basıncında ark 5-6 bin dereceye kadar ısınabilir ve katot 3 bin dereceye kadar ısınabilir, bu da yüzeyinden yoğun termiyonik emisyona yol açar. Anodun elektronlarla bombardımanı kısmi tahribata yol açar: üzerinde bir çöküntü oluşur - yaklaşık 4000 °C sıcaklıkta bir krater. Basınçtaki bir artış, sıcaklıklarda daha da büyük bir artışa neden olur.
Elektrotlar ayrıldığında ark deşarjı belirli bir mesafeye kadar stabil kalır, bu da elektrikli ekipmanların neden olduğu kontakların korozyonu ve yanması nedeniyle zararlı olduğu alanlarda bununla mücadele etmeyi mümkün kılar. Bunlar yüksek voltaj ve devre kesiciler, kontaktörler ve diğerleri gibi cihazlardır. Kontaklar açıldığında oluşan arklarla mücadele yöntemlerinden biri, ark uzaması prensibine dayalı ark söndürme odalarının kullanılmasıdır. Başka birçok yöntem de kullanılır: kontakların atlanması, yüksek iyonlaşma potansiyeline sahip malzemelerin kullanılması vb.
Korona deşarjının gelişimi normal atmosferik basınçta keskin bir şekilde meydana gelir. homojen olmayan alanlar geniş yüzey eğriliğine sahip elektrotlar için. Bunlar kuleler, direkler, teller olabilir. çeşitli unsurlar sahip olan elektrikli ekipmanlar karmaşık şekil ve hatta insan saçı. Böyle bir elektrota korona elektrotu denir. İyonlaşma süreçleri ve buna bağlı olarak gaz parlaması yalnızca yakınında gerçekleşir.
Hem iyonlarla bombardıman edildiğinde katotta (negatif korona) hem de fotoiyonizasyon sonucu anotta (pozitif korona) bir korona oluşabilir. Termal emisyonun bir sonucu olarak iyonizasyon sürecinin elektrottan uzağa yönlendirildiği negatif korona, eşit bir parlaklık ile karakterize edilir. Pozitif koronada, kıvılcım kanallarına dönüşebilen kırık konfigürasyonlu parlak çizgiler olan şeritler gözlemlenebilir.
Korona deşarjına bir örnek doğal şartlar yüksek direklerin, ağaç tepelerinin vb. uçlarında meydana geliyor. Genellikle fırtınadan önce veya kar fırtınası sırasında atmosferdeki yüksek elektrik alan kuvvetinde oluşurlar. Ayrıca buluta yakalanan uçağın derisine de kaydedildi. volkanik kül.
Elektrik hattı kablolarındaki korona deşarjı önemli elektrik kayıplarına yol açmaktadır. Yüksek voltajlarda korona deşarjı ark deşarjına dönüşebilir. Onunla kavga ediyorlar Farklı yollarörneğin iletkenlerin eğrilik yarıçapını artırarak.
Gazlarda ve plazmada elektrik akımı
Tamamen veya kısmen iyonize olmuş bir gaza plazma adı verilir ve dördüncü gaz olarak kabul edilir. toplama durumu maddeler. Genel olarak plazma, kendisini oluşturan parçacıkların toplam yükü sıfır olduğundan elektriksel olarak nötrdür. Bu onu elektron ışınları gibi diğer yüklü parçacık sistemlerinden ayırır.
Doğal koşullar altında, gaz atomlarının yüksek hızlarda çarpışması nedeniyle kural olarak yüksek sıcaklıklarda plazma oluşur. Evrendeki baryonik maddenin büyük çoğunluğu plazma halindedir. Bunlar yıldızlararası maddenin bir parçası olan galaksiler arası gaz olan yıldızlardır. Dünyanın iyonosferi de seyrekleştirilmiş, zayıf iyonize bir plazmadır.
İyonlaşma derecesi plazmanın önemli bir özelliğidir; iletken özellikleri buna bağlıdır. İyonlaşma derecesi, iyonize atom sayısının atom sayısına oranı olarak tanımlanır. toplam sayısı birim hacim başına atom. Plazma ne kadar iyonize olursa, elektriksel iletkenliği de o kadar yüksek olur. Ek olarak, yüksek hareketlilik ile karakterizedir.
Dolayısıyla deşarj kanalında elektrik akımını ileten gazların plazmadan başka bir şey olmadığını görüyoruz. Dolayısıyla parıltı ve korona deşarjları soğuk plazma örnekleridir; bir yıldırım kıvılcımı kanalı veya bir elektrik arkı, sıcak, neredeyse tamamen iyonize plazmanın örnekleridir.
Metallerde, sıvılarda ve gazlarda elektrik akımı - farklılıklar ve benzerlikler
Bir gaz deşarjını karakterize eden özellikleri, diğer ortamlardaki akımın özellikleriyle karşılaştırarak ele alalım.
Metallerde akım, serbest elektronların kimyasal değişiklikler gerektirmeyen yönlendirilmiş hareketidir. Bu tip iletkenlere birinci türden iletkenler denir; Bunlar arasında metaller ve alaşımların yanı sıra kömür, bazı tuzlar ve oksitler de bulunur. Elektronik iletkenlik ile ayırt edilirler.
İkinci tip iletkenler elektrolitlerdir, yani alkalilerin, asitlerin ve tuzların sıvı sulu çözeltileridir. Akımın geçişi aşağıdakilerle ilişkilidir: kimyasal değişim elektrolit - elektroliz. Potansiyel farkın etkisi altında suda çözünen bir maddenin iyonları, zıt taraflar: pozitif katyonlar - katoda, negatif anyonlar - anoda. İşleme, gazın salınması veya katot üzerinde bir metal tabakanın birikmesi eşlik eder. İkinci tip iletkenler iyonik iletkenlik ile karakterize edilir.
Gazların iletkenliğine gelince, öncelikle geçicidir ve ikinci olarak her biriyle benzerlik ve farklılık işaretleri taşır. Bu nedenle, hem elektrolitlerdeki hem de gazlardaki elektrik akımı, zıt yüklü parçacıkların zıt elektrotlara doğru sürüklenmesidir. Bununla birlikte, elektrolitler tamamen iyonik iletkenlik ile karakterize edilirken, gaz deşarjında elektronik ve iyonik iletkenlik türlerinin bir kombinasyonu ile başrol elektronlara aittir. Sıvılarda ve gazlarda elektrik akımı arasındaki bir diğer fark iyonlaşmanın doğasıdır. Bir elektrolitte, çözünmüş bir bileşiğin molekülleri suda ayrışır, ancak bir gazda moleküller çökmez, yalnızca elektronları kaybeder. Bu nedenle, metallerdeki bir akım gibi gaz deşarjının kimyasal değişikliklerle ilişkisi yoktur.
Sıvı ve gazlardaki akım da farklıdır. Elektrolitlerin iletkenliği genellikle Ohm yasasına uyar, ancak gaz deşarjı sırasında bu gözlemlenmez. Gazların akım-voltaj karakteristiği çok daha fazlasına sahiptir karmaşık doğa plazmanın özellikleriyle ilişkilidir.
Genelden bahsetmeye değer ve ayırt edici özellikleri Gazlarda ve vakumda elektrik akımı. Vakum neredeyse mükemmel bir dielektriktir. "Neredeyse" - çünkü boşlukta, serbest yük taşıyıcılarının yokluğuna (daha doğrusu son derece düşük konsantrasyona) rağmen, bir akım da mümkündür. Ancak gazın içinde potansiyel taşıyıcılar zaten mevcut; bunların yalnızca iyonize edilmesi gerekiyor. Yük taşıyıcıları maddeden vakuma verilir. Kural olarak bu, örneğin katot ısıtıldığında (termiyonik emisyon) elektron emisyonu süreci yoluyla gerçekleşir. Ancak çeşitli gaz deşarj türlerinde emisyon, gördüğümüz gibi rol oynar. önemli rol.
Gaz deşarjlarının teknolojide uygulanması
HAKKINDA zararlı etkiler Belirli kategoriler yukarıda kısaca tartışılmıştır. Şimdi bunların endüstriye ve günlük hayata getirdikleri faydalara dikkat edelim.
Kızdırma deşarjı elektrik mühendisliğinde (voltaj stabilizatörleri) ve kaplama teknolojisinde (katot korozyonu olgusuna dayanan katot püskürtme yöntemi) kullanılır. Elektronikte iyon ve elektron ışınları üretmek için kullanılır. Işıma deşarjının yaygın olarak bilinen uygulama alanları, floresan ve enerji tasarruflu lambalar ve dekoratif neon ve argon gazı deşarj tüpleridir. Ayrıca spektroskopide kızdırma deşarjı kullanılmaktadır.
Kıvılcım deşarjı, sigortalarda ve hassas metal işleme (kıvılcım kesme, delme vb.) için elektrik deşarj yöntemlerinde kullanılır. Ancak en çok motor bujilerinde kullanılmasıyla bilinir. içten yanma ve ev aletlerinde (gaz sobaları).
Aydınlatma teknolojisinde ilk kez 1876'da (Yablochkov mumu - “Rus ışığı”) kullanılan ark deşarjı, örneğin projeksiyon cihazlarında ve güçlü projektörlerde hala bir ışık kaynağı olarak hizmet vermektedir. Elektrik mühendisliğinde ark, cıvalı redresörlerde kullanılır. Ayrıca elektrikli kaynak, metal kesme ve çelik ve alaşımların eritilmesi için endüstriyel elektrikli fırınlarda da kullanılır.
Korona deşarjı, gazların iyon saflaştırılması için elektrikli çöktürücülerde metre cinsinden kullanılır temel parçacıklar, paratonerlerde, iklimlendirme sistemlerinde. Corona deşarjı aynı zamanda fotokopi makinelerinde ve lazer yazıcılarda da işe yarar; ışığa duyarlı bir tamburu şarj edip boşaltır ve tozu tamburdan kağıda aktarır.
Böylece her türden gaz deşarjı en geniş uygulama alanını bulur. Gazlardaki elektrik akımı teknolojinin birçok alanında başarıyla ve etkin bir şekilde kullanılmaktadır.
