Ток в газах

 Ток в газах

Ток в газах обусловлен наличием в них ионов и свободных электронов. Ионизация газов состоит в том, что отрываются от нейтральных молекул и часть из них присоединяется к другим нейтральным молекулам и атомам. Энергия, необходимая для отрыва электрона от молекулы или атома, называется работой ионизации. Работу ионизации принято измерять в электрон-вольтах (эВ). 1 эВ равен энергии, которую получит электрон, пройдя через поле с разностью потенциалов в 1 В.

Плотность тока в газах, как в металлах и жидкостях, определяется концентрацией носителей нарядов (ионов), их подвижностью и величиной зарифив ноков. Однако ввиду зависимости концентрации ионов от напряженности поля и неравномерного распределения ионов по объему, занимаемому газом, газовые проводники и большинстве случаев не подчиняются закону Ома.

Различают два вида проводимости газов: несамостоятельную и самостоятельную. При несамостоятельной проводимости ионы образуются в газе не под действием приложенного электрического поля, а в силу других причин (например, за счет рентгеновских лучей, нагревания газа и т.п.). При самостоятельной проводимости ионы образуются под действием электрического поля, приложенного между электродами.

Ток в вакууме (например, в электронных лампах) обусловлен движением электронов, которые вырываются из электродов, помещенных в вакуум.

Чтобы вырвать свободный электрон из металла, необходимо произнести определенную работу. Эта работа называется работой выхода.

Выход электронов из металла под действием теплового движения называется термоэлектронной эмиссией. Условие, при котором электрон может вылететь из металла, имеет вид

1)

где

m	—	масса электрона;
vn	—	проекция тепловой скорости электрона на направление нормали к поверхности;
φ	—	работа выхода.

Наибольшее значение тока термоэлектронной эмиссии (при неизменной температуре) называют током насыщения. Плотность тока насыщения при термоэлектронной эмиссии определяется выражением

2)

где

A′	—	постоянная;
T	—	абсолютная температура;
k	—	постоянная Больцмана;
e	≈	2,72 – основание натуральных логарифмов.

Величины A′ и φ часто называют эмиссионными постоянными.

Согласно теории величина A′ для всех чистых металлов должна быть одинакова (60,2 А/см²-град²). На опыте, однако, получаются различные значения.

Широкое применение на практике получили так называемые оксидные катоды. Эти катоды получают путем нанесения на металлическое основание окислов бария или некоторых других металлов, что значительно уменьшает работу выхода.

Между холодными электродами, находящимися в газе, при больших напряженностях поля происходит разряди виде искры (пробой). Величина напряжения, необходимая для пробоя, зависит от материала, формы и размеров электродов, расстояния между электродами, а также от свойств и давления газа.

В случае плоских параллельных электродов, размеры которых сравнимы с расстоянием между ними, пробивное напряжение для данного газа и материала электродов зависит лишь от произведения pd (где p – давление газа, d – расстояние между электродами). Если p и d меняются таким образом, что их произведение остается постоянным, то величина пробивного напряжения не изменяется.

Расстояние между электродами, при котором наступает пробой при данном напряжении, называют искровым промежутком. По величине искровых промежутков можно определять величину напряжения между электродами.