Elektros srovė dujose

ELEKTROS SROVĖ DUJOSE

1. Ar normaliomis sąlygomis dujos praleidžia elektros srovę?

2. Kodėl pakaitinus orą atsiranda elektringų dalelių?

3. Kas sudaro srovę dujose?

4. Kaip galima dujas jonizuoti?

Dujos sudarytos iš elektriškai neutralių atomų arba molekulių, ir normaliomis sąlygomis jos yra dielektrikai.

Sudarius grandinėje kelių cm oro tarpą, elektros srovė netekės. Tačiau pakaitinus liepsna, oro tarpe atsiranda elektringų dalelių – krūvininkų.

Dujų jonizacija – skilimas į teigiamuosius jonus ir elektronus.

Dujas galima jonizuoti švitinant oro tarpą ultravioletiniais, Rentgeno arba radioaktyviųjų medžiagų skleidžiamais spinduliais

Aukštoje temperatūroje dujų molekulės įgyja ttokią didelę energiją, kad susidurdamos išmuša elektronus – jonizuoja viena kitą, t.y. skyla į teigiamuosius jonus ir elektronus. Netekusios elektronų molekulės tampa teigiamais jonais. Juo aukštesnė temperatūra – juo daugiau jonų susidaro. Atskilę elektronai skrieja vieni arba prisijungia prie neutralių molekulių ir sudaro neigiamus jonus. Dujų elektrinis laidumas yra mišrus: joninis ir elektroninis.

Srovės tekėjimas dujose vadinamas dujiniu išlydžiu. Pasiekę elektrodus, dujų jonai netenka savo krūvio – virsta neutraliomis molekulėmis. Elektronas ir teigiamas jonas susidūrę gali vėl susijungti ir sudaryti nneutralų atomą arba molekulę.

Šis procesas vadinamas molizacija arba elektringųjų dalelių rekombinacija. Nustojus veikti jonizatoriui, dujos greitai molizuojasi ir praranda laidumą. Srovė nutrūksta, kai visi jonai ir elektronai pasiekia elektrodus. Toks išlydis, kuris vyksta tik veikiant pašaliniam jonizatoriui, vadinamas nesavaiminiu. NNesant išorinio lauko, elektringosios dalelės dingsta tik dėl molizacijos ir dujos vėl tampa dielektriku.

Stipriame elektriniame lauke elektringosios dalelės įgyja didelį greitį. Jų kinetinės energijos jau pakanka susidūrus jonizuoti neutralią molekulę – išmušti iš jos elektroną. Tai – smūginė jonizacija. Ji gali prasidėti ir visai nesant pašalinio jonizatoriaus – savaime, nes dujose visuomet yra šiek tiek reikalingų jos pradžiai laisvųjų elektronų, o smūginei jonizacijai prasidėjus, elektringų dalelių skaičius didėja lyg sniego griūtis: kiekvienas naujai atsiradęs krūvininkas savo kelyje jonizuoja naujas molekules. Išlydis dujose, vykstantis be jonizatoriaus, vadinamas savaiminiu.

Atsižvelgiant į dujų savybes ir būseną, elektrodų pobūdį ir išsidėstymą bei įtampą tarp jų, skiriami įvairūs savaiminiai dujiniai išlydžiai.

Rusenantysis išlydis vyksta tuomet, kai vamzdelyje slėgis mažas. Rusenančiojo išlydžio metu beveik visas vamzdelis ššvyti vienoda šviesa, vadinamuoju teigiamu stulpu. Jis taikomas reklamų vamzdeliuose. Kiekvienos dujos praretintos švyti tik joms būdinga spalva: neonas – raudona, helis – geltona, vandenilis – mėlyna.

Elektros lankas. Sulietus du anglinius strypelius, dėl didelės varžos jų kontakto vieta įkaista. Praskečiant anglinius elektrodus, tarp jų prasideda išlydis: sužiba akinančiai švytinčių dujų stulpas – elektros lankas. Elektros lanką pirmą kartą gavo 1802 m. rusų akademikas V. Petrovas. Lankinis išlydis – galingas šviesos šaltinis; jis taikomas prožektoriuose, projekcijos ir kino aparatuose, metalurgijoje kkrosnyse bei metalams suvirtinti.

Kibirkštinis išlydis. Kai tarp elektrodų yra didelė įtampa, ore matomas kibirkštinis išlydis, nes oras dėl įtampos staiga jonizuojasi ir tarp elektrodų nusidriekia akinamai švytintis laužytos formos kanalas arba gyslelių pluoštas – kibirkštis. Milžiniško kibirkštinio išlydžio pavyzdys – žaibas. Žaibas susidaro tarp dvejų debesų arba tarp debesies ir žemės. Žaibo srovės stiprumas pasiekia 500 000 A, o potencialų skirtumas tarp debesies ir Žemės – milijardą voltų.