Презентація на тему «Електричний струм у газах та його використання»

Електричний струм у газах та його використання
Виконала:
учениця 11-Б класу
Кирпель Марія

Гази є добрими ізоляторами. Вони складаються з нейтральних атомів або молекул. У них немає вільних електричних зарядів, упорядковане переміщення яких і спричиняє електричний струм. Однак за деяких умов можна одержати електричний струм і в газах.

Йонізація газу
Процес утворення в газі позитивних і негативних йонів та вільних електронів з молекул (атомів) називають йонізацією.
+
-
Схема йонізації молекули газу.
Втративши в результаті зіткнення електрон, молекула стає позитивним йоном
-
-
Під час теплового руху електрон, зіткнувшись із нейтральними молекулою чи атомом, може “прилипнути” до них – таким чином утвориться негативний йон.

В ролі йонізаторів можуть виступати:

Газовий розряд
Самостійний
розряд у газі, що зберігається після припинення дії зовнішнього йонізатора
Несамостійний
газовий розряд, який відбувається тільки за наявності зовнішнього йонізатора

Несамостійний розряд
Чому припиняється газовий розряд:
У процесі теплового руху позитивний йон може наблизитись до електрона і притягти його, у результаті чого утвориться нейтральна молекула газу. Цей процес називається рекомбінацією.
Позитивний йон, досягши катода, “забирає” з нього електрон і перетворюється на нейтральну молекулу. Так само негативний йон, досягши анода віддає йому зайвий електрон.
Схема рекомбінації (відновлення) молекули газу
-
+

Типи самостійних газових розрядів
Іскровий розряд
Коронний розряд
Дуговий розряд
Тліючий розряд
Залежно від властивостей і стану газу, характеру і розміщення електродів, а також від прикладеної до електродів напруги виникають різні види самостійного розряду.

Тліючий розряд
Тліючий розряд спостерігається при низьких тисках (десяті й соті частки міліметра ртутного стовпа) і напрузі між електродами в кілька сотень вольт.

Застосування тліючого розряду
Катодне напилювання металів
здійснюють, поміщаючи різні предмети поблизу катода. Речовина катода сильно нагрівається в тліючому розряді та переходить у газоподібний стан. Тоді всі предмети, що знаходяться поблизу, вкриваються рівномірним шаром того металу, із якого виготовлений катод.
Лампи денного світла
 газорозрядне джерело світла, світловий потік якого визначається в основному світінням люмінофорів під впливом ультрафіолетового випромінювання розряду: широко застосовується для загального освітлення, оскільки світлова віддача і термін служби в кілька разів більший, ніж у ламп з ниткою розжарювання того ж призначення.
Неонова реклама
 Джерелом світла неонових вивісок є заповнена газом, що світиться (інертний газ - неон) та люмінофорами скляна трубка.
Переваги:
яскравість, рівномірність світла;
універсальність;
лампи безшумні та безпечні в застосуванні;
довговічність;
економічність;
різноманітність кольорів.
Гелій
Ксенон
Аргон
Неон
Криптон

Дуговий розряд
Дуговий розряд – вид самостійного газового розряду. Який виникає за високої температури між електродами, розведеними на невелику відстань і супроводжується яскравим світінням у вигляді дуги.

Застосування дугового розряду
Зварювання й різання металів
Виплавка сталі високої якості
освітлення

Коронний розряд
При коронному розряді світна область нагадує корону, він утворюється при атмосферному тиску поблизу загострених частин провідника з великим електричним зарядом.
Застосування коронного розряду:
Очищення промислових газів від домішок
Нанесення порошкових і лакофарбових покриттів

Іскровий розряд має вигляд яскравих зигзагоподібних розгалужених ниток — каналів йонізованого газу, які пронизують розрядний проміжок і зникають, замінюючись новими. Супроводжується виділенням великої кількості теплоти і яскравим свіченням газу. 
Застосування:
техніка (запалення горючої суміші у двигунах внутрішнього згоряння, іскрові розрядники для запобігання перенапруження ліній електропередачі).
виробництво (електроіскрова точна обробка металів).
спектральний аналіз (для реєстрації заряджених частинок).

Блискавка
В процесі утворення опадів у хмарі відбувається електризація крапель або льодяних частинок. Внаслідок сильних висхідних потоків повітря в хмарі утворюються відокремлені області, заряджені різнойменними зарядами. Коли напруженість електричного поля у хмарі або між нижньою зарядженою областю і землею досягає пробійного значення, виникає блискавка.
Блискавка – електричний заряд між хмарами або між хмарою і землею.

Плазма
Плазма – це частково або повністю йонізований газ, у якому густини позитивних і негативних зарядів практично однакові
За сьогоднішніми уявленнями, фазовим станом більшої частини речовини (за масою близько 99,9%) у Всесвіті є плазма.
Блискавка є прикладом природної плазми.