กระแสไฟฟ้าในข้อความก๊าซ กระแสไฟฟ้าในก๊าซ: ความหมาย คุณสมบัติ และข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ

ในก๊าซมีการปล่อยไฟฟ้าที่ไม่ยั่งยืนและยั่งยืนในตัวเอง

ปรากฏการณ์การไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านแก๊ส ซึ่งสังเกตได้เฉพาะภายใต้สภาวะที่อิทธิพลภายนอกใดๆ เกิดขึ้นกับแก๊ส เรียกว่าการคายประจุไฟฟ้าที่ไม่ต่อเนื่องในตัวเอง กระบวนการแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมเรียกว่าไอออไนเซชันของอะตอม พลังงานขั้นต่ำที่ต้องใช้ในการแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมเรียกว่าพลังงานไอออไนเซชัน เรียกก๊าซบางส่วนหรือทั้งหมดที่มีความหนาแน่นของประจุบวกและประจุลบเท่ากัน พลาสม่า.

สารพาหะของกระแสไฟฟ้าในการคายประจุแบบไม่ต่อเนื่องคือไอออนบวกและอิเล็กตรอนเชิงลบ ลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟแสดงในรูปที่ 54. ในสาขา OAB - การปลดปล่อยที่ไม่ยั่งยืน ในภูมิภาค BC การปลดปล่อยจะเป็นอิสระ

ในการปลดปล่อยตัวเอง วิธีการหนึ่งในการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมคือการแตกตัวเป็นไอออนของอิเล็กตรอน การทำให้แตกตัวเป็นไอออนโดยผลกระทบของอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นได้เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานจลน์ W k ที่เส้นทางอิสระเฉลี่ย A ซึ่งเพียงพอสำหรับการแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอม ประเภทของการปล่อยก๊าซอย่างอิสระ - ประกายไฟ โคโรนา อาร์ค และการปล่อยเรืองแสง

ปล่อยประกายไฟเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วที่มีประจุต่างกันและมีความต่างศักย์สูง แรงดันไฟฟ้าระหว่างวัตถุที่มีประจุตรงข้ามสูงถึง 40,000 V การปล่อยประกายไฟเป็นระยะสั้น กลไกของมันคือผลกระทบทางอิเล็กทรอนิกส์ ฟ้าผ่าเป็นประกายไฟประเภทหนึ่ง

ในสนามไฟฟ้าที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันสูง ซึ่งก่อตัวขึ้น ตัวอย่างเช่น ระหว่างปลายและระนาบ หรือระหว่างสายไฟกับพื้นผิวโลก จะเกิดรูปแบบพิเศษของการปล่อยก๊าซที่เกิดขึ้นเองได้ เรียกว่า ปล่อยโคโรนา.

การปล่อยอาร์คไฟฟ้าถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย V.V. Petrov ในปี 1802 เมื่อขั้วไฟฟ้าสองขั้วที่ทำจากถ่านหินมาสัมผัสกันที่แรงดันไฟฟ้า 40-50 V ในบางสถานที่จะมีพื้นที่หน้าตัดขนาดเล็กที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง พื้นที่เหล่านี้ร้อนจัด ปล่อยอิเล็กตรอนที่ทำให้อะตอมและโมเลกุลแตกตัวเป็นไอออนระหว่างอิเล็กโทรด พาหะของกระแสไฟฟ้าในส่วนโค้งเป็นไอออนและอิเล็กตรอนที่มีประจุบวก

การคายประจุที่เกิดขึ้นที่ความดันลดลงเรียกว่า ปล่อยแสง. เมื่อความดันลดลง เส้นทางว่างเฉลี่ยของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น และในช่วงเวลาระหว่างการชนกัน มีเวลาที่จะได้รับพลังงานเพียงพอสำหรับการแตกตัวเป็นไอออนใน สนามไฟฟ้าด้วยความเครียดน้อยลง การปลดปล่อยจะดำเนินการโดยหิมะถล่มอิเล็กตรอนไอออน

1. ไอออไนเซชัน สาระสำคัญและประเภทของไอออไนซ์

เงื่อนไขแรกสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าคือการมีตัวพาประจุไฟฟ้าฟรี ในก๊าซ พวกมันเกิดขึ้นจากการแตกตัวเป็นไอออน ภายใต้การกระทำของปัจจัยไอออไนเซชัน อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอนุภาคที่เป็นกลาง อะตอมจะกลายเป็นไอออนบวก ดังนั้นจึงมีตัวพาประจุ 2 แบบ: ไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระ หากอิเล็กตรอนเข้าร่วมอะตอมที่เป็นกลาง ไอออนลบก็จะปรากฏขึ้น กล่าวคือ ประเภทที่สามของผู้ให้บริการชาร์จ ก๊าซไอออไนซ์เรียกว่าตัวนำชนิดที่สาม การนำไฟฟ้าสองประเภทสามารถทำได้ที่นี่: อิเล็กทรอนิกส์และไอออนิก ควบคู่ไปกับกระบวนการของการแตกตัวเป็นไอออน กระบวนการย้อนกลับ การรวมตัวกันใหม่จะเกิดขึ้น ต้องใช้พลังงานในการแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอม หากพลังงานมาจากภายนอก ปัจจัยที่ก่อให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนเรียกว่าภายนอก (อุณหภูมิสูง รังสีไอออไนซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต ความเข้มสูง สนามแม่เหล็ก). ขึ้นอยู่กับปัจจัยการแตกตัวเป็นไอออน เรียกว่า Thermal ionization, photoionization นอกจากนี้ การแตกตัวเป็นไอออนอาจเกิดจากการกระแทกทางกล ปัจจัยการแตกตัวเป็นไอออนแบ่งออกเป็นธรรมชาติและประดิษฐ์ ธาตุธรรมชาติเกิดจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นพื้นหลังของกัมมันตภาพรังสีของโลก นอกจากไอออไนซ์ภายนอกแล้ว ยังมีภายในอีกด้วย จะแบ่งเป็นเครื่องเคาะจังหวะและเหยียบ

อิมแพ็คไอออไนซ์

ที่แรงดันไฟฟ้าสูงเพียงพอ อิเล็กตรอนที่เร่งความเร็วโดยสนามไปสู่ความเร็วสูงเองจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของไอออไนซ์ เมื่ออิเล็กตรอนดังกล่าวชนอะตอมที่เป็นกลาง อิเล็กตรอนจะถูกผลักออกจากอะตอม สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อพลังงานของอิเล็กตรอนที่ทำให้เกิดอิออไนเซชันเกินพลังงานไอออไนเซชันของอะตอม แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดจะต้องเพียงพอสำหรับอิเล็กตรอนที่จะได้รับพลังงานที่ต้องการ แรงดันไฟฟ้านี้เรียกว่าแรงดันไอออไนซ์ แต่ละคนมีความหมายของตัวเอง

หากพลังงานของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่น้อยกว่าที่จำเป็น จะเกิดการกระตุ้นของอะตอมที่เป็นกลางเมื่อกระทบเท่านั้น หากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ชนกับอะตอมที่ตื่นเต้นล่วงหน้า ก็จะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนแบบเป็นขั้นตอน

2. การปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืนและลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟในปัจจุบัน

การทำให้แตกตัวเป็นไอออนนำไปสู่การปฏิบัติตามเงื่อนไขแรกสำหรับการดำรงอยู่ของกระแสนั่นคือ ถึงลักษณะของค่าใช้จ่ายฟรี สำหรับกระแสที่จะเกิดขึ้นจำเป็นต้องมีแรงภายนอกซึ่งจะทำให้ประจุเคลื่อนที่ไปในทิศทางเช่น จำเป็นต้องมีสนามไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าในก๊าซจะมาพร้อมกับปรากฏการณ์หลายประการ ได้แก่ แสง เสียง การก่อตัวของโอโซน ไนโตรเจนออกไซด์ เซตของปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับกระแสไหลผ่าน แก๊ส - แก๊สอันดับ บ่อยครั้ง กระบวนการไหลผ่านเรียกว่าการปล่อยก๊าซ

การปลดปล่อยนี้เรียกว่าการปลดปล่อยตัวเองไม่อยู่หากมีอยู่เฉพาะระหว่างการกระทำของไอออไนเซอร์ภายนอก ในกรณีนี้หลังจากสิ้นสุดการกระทำของ ionizer ภายนอกแล้วจะไม่มีการสร้างตัวพาประจุใหม่และกระแสไฟจะหยุดลง ด้วยการคายประจุแบบไม่ต่อเนื่องในตัวเอง กระแสน้ำจะมีขนาดเล็กและไม่มีก๊าซเรืองแสง

การปล่อยก๊าซอิสระประเภทและลักษณะของมัน

การปล่อยก๊าซอิสระเป็นการปลดปล่อยที่สามารถเกิดขึ้นได้หลังจากการสิ้นสุดของไอออนไนเซอร์ภายนอก กล่าวคือ เนื่องจากผลกระทบไอออไนซ์ ในกรณีนี้จะสังเกตเห็นปรากฏการณ์แสงและเสียงความแรงของกระแสไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ประเภทของการปลดปล่อยตัวเอง:

1. การปล่อยเงียบ - ตามมาโดยตรงหลังจากที่ไม่พึ่งพาตัวเอง, ความแรงปัจจุบันไม่เกิน 1 mA, ไม่มีปรากฏการณ์เสียงและแสง มันถูกใช้ในกายภาพบำบัดเคาน์เตอร์ Geiger-Muller

2. ปล่อยเรืองแสง เมื่อแรงดันไฟเพิ่มขึ้น ความเงียบก็จะกลายเป็นการระอุ มันเกิดขึ้นที่แรงดันไฟ - แรงดันไฟจุดระเบิด ขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊ส นีออนมี 60-80 V. ยังขึ้นอยู่กับแรงดันแก๊สด้วย. การปล่อยเรืองแสงมาพร้อมกับการเรืองแสงซึ่งเกี่ยวข้องกับการรวมตัวกันใหม่ซึ่งไปกับการปล่อยพลังงาน สียังขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซด้วย มันถูกใช้ในไฟแสดงสถานะ (นีออน, ฆ่าเชื้อแบคทีเรียอัลตราไวโอเลต, ไฟส่องสว่าง, เรืองแสง)

3. การปล่อยอาร์ค ความแรงของกระแสคือ 10 - 100 A. มันมาพร้อมกับการเรืองแสงที่รุนแรงอุณหภูมิในช่องว่างการปลดปล่อยก๊าซถึงหลายพันองศา ไอออไนซ์ถึงเกือบ 100% ก๊าซไอออไนซ์ 100% - พลาสม่าแก๊สเย็น เธอมีการนำไฟฟ้าที่ดี ใช้ในหลอดปรอทที่มีแรงดันสูงและสูงมาก

4. การปล่อยประกายไฟเป็นการปลดปล่อยอาร์คชนิดหนึ่ง นี่คือการปล่อยชีพจร - ออสซิลเลเตอร์ ในทางการแพทย์ใช้เอฟเฟกต์ของการสั่นความถี่สูงที่ความหนาแน่นกระแสสูงจะสังเกตเห็นปรากฏการณ์เสียงที่รุนแรง

5. การปลดปล่อยโคโรนา นี่คือการปล่อยเรืองแสงชนิดหนึ่ง สังเกตได้ในสถานที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ที่นี่มีประจุและก๊าซเรืองแสง - โคโรนา

บทคัดย่อฟิสิกส์

ในหัวข้อ:

"กระแสไฟฟ้าในก๊าซ".

กระแสไฟฟ้าในก๊าซ

1. การปล่อยไฟฟ้าในก๊าซ

ก๊าซทั้งหมดในสภาพธรรมชาติจะไม่นำไฟฟ้า สามารถเห็นได้จากประสบการณ์ต่อไปนี้:

ลองใช้อิเล็กโทรมิเตอร์ที่มีดิสก์ของตัวเก็บประจุแบบแบนติดอยู่แล้วชาร์จ ที่ อุณหภูมิห้องหากอากาศแห้งเพียงพอ ตัวเก็บประจุจะไม่ปล่อยประจุออกมาอย่างเห็นได้ชัด - ตำแหน่งของเข็มอิเล็กโตรมิเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง จำเป็นต้องสังเกตมุมเบี่ยงเบนของเข็มอิเล็กโตรมิเตอร์ เวลานาน. แสดงว่า ไฟฟ้าในอากาศระหว่างดิสก์มีขนาดเล็กมาก ประสบการณ์นี้แสดงให้เห็นว่าอากาศเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ไม่ดี

มาปรับเปลี่ยนการทดลองกันเถอะ: ให้ความร้อนกับอากาศระหว่างแผ่นดิสก์ด้วยเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์ จากนั้นมุมโก่งตัวของตัวชี้อิเล็กโทรมิเตอร์จะลดลงอย่างรวดเร็ว กล่าวคือ ความต่างศักย์ระหว่างดิสก์ของตัวเก็บประจุลดลง - ตัวเก็บประจุถูกคายประจุ ดังนั้นอากาศร้อนระหว่างแผ่นดิสก์จึงกลายเป็นตัวนำและมีกระแสไฟฟ้าอยู่ภายใน

คุณสมบัติของฉนวนของก๊าซอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีประจุไฟฟ้าฟรีในนั้น: อะตอมและโมเลกุลของก๊าซในสภาพธรรมชาตินั้นเป็นกลาง

2. ไอออไนซ์ของก๊าซ

จากประสบการณ์ข้างต้นแสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่มีประจุปรากฏในก๊าซภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง เกิดขึ้นจากการแยกอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าออกจากอะตอมของแก๊ส อันเป็นผลมาจากการที่ไอออนบวกและอิเล็กตรอนปรากฏขึ้นแทนที่จะเป็นอะตอมที่เป็นกลาง ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนที่ก่อตัวขึ้นสามารถจับได้โดยอะตอมที่เป็นกลางอื่น ๆ จากนั้นไอออนลบจะปรากฏขึ้น การสลายตัวของโมเลกุลของแก๊สเป็นอิเล็กตรอนและไอออนบวกเรียกว่า การแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซ

การให้ความร้อนแก่แก๊สที่อุณหภูมิสูงไม่ใช่วิธีเดียวที่จะทำให้โมเลกุลหรืออะตอมของก๊าซแตกตัวเป็นไอออน ไอออนไนซ์ของแก๊สสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้อิทธิพลของปฏิกิริยาภายนอกต่างๆ: ความร้อนสูงของก๊าซ เอกซเรย์, a-, b- และ g-rays ที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี, รังสีคอสมิก, การทิ้งระเบิดของโมเลกุลของแก๊สโดยอิเล็กตรอนหรือไอออนที่เคลื่อนที่เร็ว ปัจจัยที่ทำให้เกิดไอออไนซ์ของแก๊สเรียกว่า ไอออนไนเซอร์ลักษณะเชิงปริมาณของกระบวนการไอออไนซ์คือ ความเข้มข้นของไอออไนซ์,วัดจากจำนวนคู่ของอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกับเครื่องหมายที่ปรากฏในหน่วยปริมาตรของก๊าซต่อหน่วยเวลา

การแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมต้องใช้พลังงานบางอย่าง - พลังงานไอออไนเซชัน ในการทำให้อะตอม (หรือโมเลกุล) แตกตัวเป็นไอออน จำเป็นต้องทำงานกับแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมากับอนุภาคที่เหลือของอะตอม (หรือโมเลกุล) งานนี้เรียกว่างานไอออไนซ์ A ผม คุณค่าของงานไอออไนซ์ขึ้นอยู่กับ ลักษณะทางเคมีสถานะก๊าซและพลังงานของอิเล็กตรอนที่พุ่งออกมาในอะตอมหรือโมเลกุล

หลังจากการสิ้นสุดของไอออไนเซอร์ จำนวนไอออนในแก๊สจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป และในที่สุดไอออนก็จะหายไปโดยสิ้นเชิง การหายตัวไปของไอออนอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีไอออนและอิเล็กตรอนเกี่ยวข้องด้วย การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนจึงเกิดการปะทะกัน เมื่อไอออนบวกและอิเล็กตรอนชนกัน พวกมันสามารถรวมตัวกันเป็นอะตอมที่เป็นกลางได้ ในทำนองเดียวกัน เมื่อไอออนบวกและประจุลบชนกัน ไอออนลบสามารถให้อิเล็กตรอนส่วนเกินกับไอออนบวกได้ และไอออนทั้งสองจะเปลี่ยนเป็นอะตอมที่เป็นกลาง กระบวนการทำให้เป็นกลางของไอออนนี้เรียกว่า การรวมตัวของไอออนเมื่อไอออนบวกและอิเล็กตรอนหรือสองไอออนรวมตัวกันอีกครั้ง พลังงานจำนวนหนึ่งจะถูกปลดปล่อยออกมา เท่ากับพลังงานที่ใช้ในการแตกตัวเป็นไอออน บางส่วนถูกปล่อยออกมาในรูปของแสง ดังนั้นการรวมตัวของไอออนจึงมาพร้อมกับการเรืองแสง (การเรืองแสงของการรวมตัวใหม่)

ในปรากฏการณ์ของการปล่อยไฟฟ้าในก๊าซ การแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมโดยผลกระทบของอิเล็กตรอนมีบทบาทสำคัญ กระบวนการนี้ประกอบด้วยความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ซึ่งมีพลังงานจลน์เพียงพอจะกระแทกหนึ่งตัวหรือมากกว่า อะตอมอิเล็กตรอนอันเป็นผลมาจากการที่อะตอมเป็นกลางกลายเป็นไอออนบวกและอิเล็กตรอนใหม่ปรากฏในก๊าซ (ซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง)

ตารางด้านล่างแสดงพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมบางตัว

3. กลไกการนำไฟฟ้าของก๊าซ

กลไกการนำก๊าซจะคล้ายกับกลไกการนำไฟฟ้าของสารละลายอิเล็กโทรไลต์และการหลอมเหลว ในกรณีที่ไม่มีสนามภายนอก อนุภาคที่มีประจุ เช่น โมเลกุลที่เป็นกลาง จะเคลื่อนที่แบบสุ่ม หากไอออนและอิเล็กตรอนอิสระพบว่าตัวเองอยู่ในสนามไฟฟ้าภายนอก พวกมันจะเคลื่อนที่โดยตรงและสร้างกระแสไฟฟ้าในก๊าซ

ดังนั้น กระแสไฟฟ้าในแก๊สจึงเป็นการเคลื่อนที่โดยตรงของไอออนบวกไปยังแคโทด และไอออนลบและอิเล็กตรอนไปยังแอโนด กระแสทั้งหมดในแก๊สประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุสองกระแส: กระแสที่ไปยังแอโนดและกระแสที่พุ่งตรงไปยังแคโทด

การทำให้เป็นกลางของอนุภาคที่มีประจุเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรด เช่นในกรณีของกระแสไฟฟ้าผ่านสารละลายและการละลายของอิเล็กโทรไลต์ อย่างไรก็ตาม ในก๊าซจะไม่มีการปลดปล่อยสารบนอิเล็กโทรด เช่นเดียวกับในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ไอออนของแก๊สที่เข้าใกล้อิเล็กโทรด ให้ประจุแก่พวกมัน เปลี่ยนเป็นโมเลกุลที่เป็นกลางและกระจายกลับเข้าไปในแก๊ส

ความแตกต่างอีกประการหนึ่งในค่าการนำไฟฟ้าของก๊าซและสารละลาย (ละลาย) ของอิเล็กโทรไลต์คือ ประจุลบในระหว่างการไหลผ่านของกระแสผ่านก๊าซส่วนใหญ่ไม่ได้ถ่ายโอนโดยไอออนลบ แต่โดยอิเล็กตรอน แม้ว่าการนำไฟฟ้าจากไอออนลบก็สามารถเล่น บทบาทบางอย่าง

ดังนั้น ก๊าซจึงรวมการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์ คล้ายกับการนำของโลหะ กับการนำไอออนิก คล้ายกับค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายในน้ำและอิเล็กโทรไลต์ที่หลอมเหลว

4. การปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืน

กระบวนการของการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซเรียกว่าการปล่อยก๊าซ หากค่าการนำไฟฟ้าของก๊าซเกิดจากไอออไนเซอร์ภายนอก กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเรียกว่า การปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืนด้วยการยุติการกระทำของไอออนไนซ์ภายนอก การปลดปล่อยที่ไม่ยั่งยืนในตัวเองจะสิ้นสุดลง การปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืนไม่ได้มาพร้อมกับก๊าซเรืองแสง

ด้านล่างเป็นกราฟของการพึ่งพาความแรงของกระแสไฟฟ้าสำหรับการปล่อยก๊าซที่ไม่ต่อเนื่องด้วยตัวเอง ใช้หลอดแก้วที่มีอิเล็กโทรดโลหะสองขั้วบัดกรีในแก้วเพื่อสร้างกราฟ ห่วงโซ่ถูกประกอบดังแสดงในรูปด้านล่าง

ที่แรงดันไฟฟ้าระดับหนึ่ง มีช่วงเวลาที่อนุภาคที่มีประจุทั้งหมดก่อตัวขึ้นในแก๊สโดยเครื่องสร้างประจุไอออนในวินาทีที่ไปถึงขั้วไฟฟ้าในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอีกไม่ได้ทำให้จำนวนไอออนที่ขนส่งเพิ่มขึ้นอีกต่อไป กระแสถึงความอิ่มตัว (ส่วนแนวนอนของกราฟ 1)

5. การปล่อยก๊าซอิสระ

การปล่อยไฟฟ้าในก๊าซที่ยังคงมีอยู่หลังจากสิ้นสุดการกระทำของไอออไนเซอร์ภายนอกเรียกว่า การปล่อยก๊าซอิสระ. สำหรับการใช้งานมันเป็นสิ่งจำเป็นที่เป็นผลมาจากการปล่อยตัวเองค่าใช้จ่ายฟรีจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในก๊าซ แหล่งที่มาหลักของการเกิดขึ้นคือการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลก๊าซ

หากหลังจากถึงจุดอิ่มตัว เรายังคงเพิ่มความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรด ความแรงของกระแสไฟฟ้าที่แรงดันสูงเพียงพอจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (กราฟ 2)

ซึ่งหมายความว่ามีไอออนเพิ่มเติมปรากฏในแก๊สซึ่งเกิดขึ้นจากการกระทำของไอออไนเซอร์ ความแรงของกระแสไฟจะเพิ่มขึ้นเป็นร้อยเป็นพันครั้ง และจำนวนอนุภาคที่มีประจุซึ่งปรากฏระหว่างการคายประจุอาจมีขนาดใหญ่มากจนไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสร้างประจุไอออนภายนอกเพื่อรักษาการปลดปล่อยอีกต่อไป ดังนั้นตอนนี้สามารถลบไอออไนเซอร์ได้

อะไรคือสาเหตุของความแรงของกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่แรงดันสูง? ให้เราพิจารณาคู่ของอนุภาคที่มีประจุ (ไอออนบวกและอิเล็กตรอน) ที่เกิดขึ้นจากการกระทำของไอออนไนเซอร์ภายนอก อิเล็กตรอนอิสระที่ปรากฏในลักษณะนี้จะเริ่มเคลื่อนเข้าหาขั้วบวก - ขั้วบวก และไอออนบวก - ไปทางขั้วลบ อิเล็กตรอนจะพบกับไอออนและอะตอมที่เป็นกลาง ในช่วงเวลาระหว่างการชนกันสองครั้ง พลังงานของอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำงานของแรงสนามไฟฟ้า

ความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดยิ่งสูง ความแรงของสนามไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้น พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนก่อนการชนครั้งต่อไปจะเป็นสัดส่วนกับความแรงของสนามและวิถีอิสระของอิเล็กตรอน: MV 2 /2=eEl หากพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนมีมากกว่างาน A ผม ที่ต้องทำเพื่อที่จะแตกตัวเป็นไอออนของอะตอม (หรือโมเลกุล) ที่เป็นกลาง กล่าวคือ MV 2 >A i เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอม (หรือโมเลกุล) อิเล็กตรอนจะถูกแตกตัวเป็นไอออน เป็นผลให้แทนที่จะเป็นหนึ่งอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนสองตัวปรากฏขึ้น (โจมตีอะตอมและฉีกออกจากอะตอม) ในทางกลับกันพวกมันได้รับพลังงานในสนามและทำให้อะตอมที่กำลังจะมาถึงแตกตัวเป็นไอออน ฯลฯ เป็นผลให้จำนวนอนุภาคที่มีประจุเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเกิดหิมะถล่มอิเล็กตรอน กระบวนการที่อธิบายไว้เรียกว่า อิออไนเซชันผลกระทบอิเล็กตรอน

แต่การแตกตัวเป็นไอออนโดยผลกระทบของอิเล็กตรอนเพียงอย่างเดียวไม่สามารถรับประกันการรักษาประจุอิสระได้ แท้จริงแล้ว อิเล็กตรอนทั้งหมดที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้จะเคลื่อนเข้าหาขั้วบวก และเมื่อไปถึงขั้วบวก จะ "หลุดออกจากเกม" เพื่อรักษาการปลดปล่อยต้องมีการปล่อยอิเล็กตรอนจากแคโทด ("การปล่อย" หมายถึง "การปล่อย") การปล่อยอิเล็กตรอนอาจเกิดจากสาเหตุหลายประการ

ไอออนบวกที่เกิดขึ้นระหว่างการชนกันของอิเล็กตรอนกับอะตอมที่เป็นกลาง เมื่อเคลื่อนที่ไปทางแคโทด จะได้รับพลังงานจลน์ขนาดใหญ่ภายใต้การกระทำของสนาม เมื่อไอออนเร็วดังกล่าวกระทบกับแคโทด อิเล็กตรอนจะถูกกระแทกออกจากพื้นผิวแคโทด

นอกจากนี้แคโทดสามารถปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูง กระบวนการนี้เรียกว่า การปล่อยความร้อนก็ถือได้ว่าเป็นการระเหยของอิเล็กตรอนจากโลหะ ในหลาย ๆ ของแข็งการปล่อยความร้อนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่การระเหยของสารเองยังมีน้อย สารดังกล่าวใช้สำหรับการผลิตแคโทด

ในระหว่างการปลดปล่อยตัวเอง แคโทดสามารถถูกทำให้ร้อนโดยการทิ้งระเบิดด้วยไอออนบวก หากพลังงานของไอออนไม่สูงเกินไปก็จะไม่มีการกระแทกอิเล็กตรอนจากแคโทดและอิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการแผ่รังสีความร้อน

6. การปลดปล่อยตัวเองประเภทต่างๆและการใช้งานทางเทคนิค

ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและสถานะของแก๊ส ลักษณะและตำแหน่งของอิเล็กโทรด ตลอดจนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอิเล็กโทรด ประเภทต่างๆอันดับอิสระ ลองพิจารณาบางส่วนของพวกเขา

ก. ปล่อยระอุ.

มีการสังเกตการปล่อยเรืองแสงในก๊าซที่ ความกดดันต่ำของสารปรอทหลายสิบมิลลิเมตรหรือน้อยกว่านั้น หากเราพิจารณาหลอดที่มีการปลดปล่อยสารเรืองแสง เราจะเห็นว่าส่วนหลักของการปลดปล่อยสารเรืองแสงคือ แคโทด Dark Space,ห่างไกลจากเขา เชิงลบหรือ ประกายระยิบระยับ,ที่ค่อยๆ ผ่านเข้ามาในพื้นที่ พื้นที่มืดฟาราเดย์บริเวณทั้งสามนี้ก่อให้เกิดส่วนแคโทดของการปลดปล่อย ตามด้วยส่วนที่ส่องสว่างหลักของการปลดปล่อย ซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางแสงและเรียกว่า คอลัมน์บวก

บทบาทหลักในการรักษาการเปล่งแสงนั้นเล่นโดยสองภูมิภาคแรกของส่วนแคโทด ลักษณะเฉพาะการคายประจุประเภทนี้เป็นการลดลงอย่างรวดเร็วในศักยภาพใกล้กับแคโทด ซึ่งสัมพันธ์กับความเข้มข้นสูงของไอออนบวกที่ขอบเขตของภูมิภาค I และ II เนื่องจากความเร็วของไอออนที่แคโทดค่อนข้างต่ำ ในพื้นที่มืดของแคโทด มีการเร่งความเร็วอย่างแรงของอิเล็กตรอนและไอออนบวก ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากแคโทด ในบริเวณที่เรืองแสงเป็นประกาย อิเล็กตรอนจะสร้างการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลก๊าซอย่างรุนแรงและสูญเสียพลังงานไป ที่นี่จะเกิดไอออนบวกซึ่งจำเป็นต่อการรักษาการปลดปล่อย ความแรงของสนามไฟฟ้าในภูมิภาคนี้อยู่ในระดับต่ำ การเรืองแสงที่ระอุนั้นส่วนใหญ่เกิดจากการรวมตัวกันของไอออนและอิเล็กตรอน ความยาวของพื้นที่มืดของแคโทดถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของก๊าซและวัสดุแคโทด

ในพื้นที่ของคอลัมน์บวก ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนและไอออนจะใกล้เคียงกันและสูงมาก ซึ่งทำให้เกิดค่าการนำไฟฟ้าสูงของคอลัมน์บวกและมีศักยภาพลดลงเล็กน้อย การเรืองแสงของคอลัมน์บวกถูกกำหนดโดยการเรืองแสงของโมเลกุลก๊าซที่ถูกกระตุ้น ใกล้กับขั้วบวกจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างคมชัดในศักยภาพอีกครั้งซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างไอออนบวก ในบางกรณี คอลัมน์บวกจะแยกออกเป็นพื้นที่ส่องสว่างแยกต่างหาก - ชั้น,แยกจากกันด้วยความมืดมิด

คอลัมน์บวกไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการรักษาการเปล่งแสง ดังนั้น เมื่อระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดของท่อลดลง ความยาวของคอลัมน์บวกจะลดลง และอาจหายไปโดยสิ้นเชิง สถานการณ์จะแตกต่างกันไปตามความยาวของพื้นที่มืดของแคโทดซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่ออิเล็กโทรดเข้าใกล้กัน หากอิเล็กโทรดอยู่ใกล้กันมากจนระยะห่างระหว่างขั้วทั้งสองน้อยกว่าความยาวของพื้นที่มืดของแคโทด การปล่อยแสงในแก๊สจะหยุด การทดลองแสดงให้เห็นว่า สิ่งอื่น ๆ ที่เท่ากัน ความยาว d ของพื้นที่มืดแคโทดนั้นแปรผกผันกับความดันแก๊ส ดังนั้น ที่ความดันต่ำพอสมควร อิเล็กตรอนที่ผลักออกจากแคโทดโดยไอออนบวกจะไหลผ่านแก๊สเกือบจะไม่มีการชนกับโมเลกุลของมัน ก่อตัวขึ้น อิเล็กทรอนิกส์, หรือ รังสีแคโทด .

การปล่อยแสงเรืองแสงใช้ในหลอดแก๊ส หลอดฟลูออเรสเซนต์ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้ได้ลำแสงอิเล็กตรอนและไอออน ถ้ากรีดในแคโทด ลำแสงไอออนแคบ ๆ จะผ่านเข้าไปในช่องว่างด้านหลังแคโทด ซึ่งมักเรียกว่า รังสีของช่องปรากฏการณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แคโทดสปัตเตอร์, เช่น. การทำลายพื้นผิวแคโทดภายใต้การกระทำของไอออนบวกที่กระทบกับมัน เศษเล็กเศษน้อยของวัสดุแคโทดจะบินไปทุกทิศทางตามแนวเส้นตรงและครอบคลุมพื้นผิวของร่างกาย (โดยเฉพาะไดอิเล็กทริก) ที่วางอยู่ในท่อที่มีชั้นบาง ๆ ด้วยวิธีนี้ มีการใช้กระจกเงาสำหรับอุปกรณ์จำนวนมาก ชั้นบางโลหะบนโฟโตเซลล์ซีลีเนียม

ข. การปล่อยโคโรนา

การปลดปล่อยโคโรนาเกิดขึ้นที่ความดันปกติในแก๊สในสนามไฟฟ้าที่ไม่เท่ากัน (เช่น ใกล้แหลมหรือสายไฟของสายไฟฟ้าแรงสูง) ในการปลดปล่อยโคโรนา ก๊าซไอออไนซ์และการเรืองแสงจะเกิดขึ้นใกล้กับขั้วไฟฟ้าโคโรนาเท่านั้น ในกรณีของแคโทดโคโรนา (โคโรนาเชิงลบ) อิเล็กตรอนที่ก่อให้เกิดอิออไนเซชันของโมเลกุลก๊าซจะถูกกระแทกออกจากแคโทดเมื่อถูกทิ้งระเบิดด้วยไอออนบวก หากขั้วบวกเป็นโคโรนา (โคโรนาบวก) การเกิดอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นเนื่องจากการโฟโตอิออไนเซชันของก๊าซใกล้กับขั้วบวก โคโรนาเป็นปรากฏการณ์อันตราย ควบคู่ไปกับกระแสรั่วไหลและการสูญเสีย พลังงานไฟฟ้า. เพื่อลดโคโรนารัศมีความโค้งของตัวนำจะเพิ่มขึ้นและพื้นผิวของตัวนำก็เรียบที่สุด ที่แรงดันไฟฟ้าสูงเพียงพอระหว่างอิเล็กโทรด การปลดปล่อยโคโรนาจะกลายเป็นประกายไฟ

ที่แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น การปลดปล่อยโคโรนาที่ส่วนปลายจะอยู่ในรูปของเส้นแสงที่เล็ดลอดออกมาจากส่วนปลายและสลับกันตามเวลา เส้นเหล่านี้มีเส้นโค้งและโค้งงอเป็นแปรงซึ่งเป็นผลมาจากการที่เรียกว่าการปลดปล่อยดังกล่าว carpal .

เมฆฝนฟ้าคะนองที่มีประจุทำให้เกิดพื้นผิวโลกเบื้องล่าง ค่าไฟฟ้าเครื่องหมายตรงข้าม ค่าใช้จ่ายจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสะสมบนเคล็ดลับ ดังนั้น ก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนองหรือระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง โคนของแสงเช่นแปรงมักจะวูบวาบบนจุดและมุมที่แหลมคมของวัตถุที่ยกสูง ตั้งแต่สมัยโบราณ การเรืองแสงนี้ถูกเรียกว่าไฟของเซนต์เอลโม

โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักปีนเขามักเป็นพยานในปรากฏการณ์นี้ บางครั้งไม่เพียงแต่วัตถุที่เป็นโลหะเท่านั้น แต่ปลายผมที่ศีรษะยังประดับด้วยพู่เรืองแสงเล็กๆ

การปล่อยโคโรนาต้องพิจารณาเมื่อต้องรับมือกับไฟฟ้าแรงสูง หากมีชิ้นส่วนยื่นออกมาหรือสายไฟบางมาก การปลดปล่อยโคโรนาสามารถเริ่มต้นได้ ส่งผลให้ไฟฟ้ารั่ว ยิ่งแรงดันไฟฟ้าของสายไฟฟ้าแรงสูงสูงเท่าใด สายไฟก็จะยิ่งหนาขึ้นเท่านั้น

ค. การปล่อยประกายไฟ

การปลดปล่อยประกายไฟมีลักษณะเป็นช่องเส้นใยซิกแซกที่แตกแขนงออกซิกแซกซึ่งเจาะช่องว่างการปลดปล่อยและหายไปและถูกแทนที่ด้วยอันใหม่ จากการศึกษาพบว่าช่องทางของการปล่อยประกายไฟเริ่มเติบโตในบางครั้งจากขั้วบวก บางครั้งจากขั้วลบ และบางครั้งจากบางจุดระหว่างขั้วไฟฟ้า สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการแตกตัวเป็นไอออนในกรณีของการปล่อยประกายไฟไม่ได้เกิดขึ้นกับปริมาตรของก๊าซทั้งหมด แต่ผ่านช่องทางแต่ละช่องที่ไหลผ่านในสถานที่เหล่านั้นซึ่งความเข้มข้นของไอออนโดยไม่ได้ตั้งใจจะกลายเป็นค่าสูงสุด การปล่อยประกายไฟมาพร้อมกับการปล่อย จำนวนมากความร้อน, แสงจ้าของก๊าซ, เสียงแตกหรือฟ้าร้อง. ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เกิดจากหิมะถล่มของอิเล็กตรอนและไอออนที่เกิดขึ้นในช่องประกายไฟและนำไปสู่ความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างมากถึง 10 7 ¸10 8 Pa และอุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึง 10,000 ° C

ตัวอย่างทั่วไปของการปล่อยประกายไฟคือฟ้าผ่า ช่องฟ้าผ่าหลักมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ถึง 25 ซม. และความยาวฟ้าผ่าสามารถเข้าถึงได้หลายกิโลเมตร ความแข็งแกร่งสูงสุดกระแสของพัลส์ฟ้าผ่าถึงหลายหมื่นแอมแปร์

ด้วยช่องว่างการคายประจุที่มีความยาวเพียงเล็กน้อย การปล่อยประกายไฟทำให้เกิดการทำลายขั้วบวกที่เรียกว่า การกัดเซาะ. ปรากฏการณ์นี้ถูกใช้ในวิธีการตัด เจาะ และการแปรรูปโลหะที่มีความแม่นยำประเภทอื่นๆ ด้วยอิเล็กโตรสปาร์ก

ช่องว่างประกายไฟถูกใช้เป็นตัวป้องกันไฟกระชากในสายส่งไฟฟ้า (เช่น in สายโทรศัพท์). หากกระแสไฟระยะสั้นแรงไหลผ่านใกล้เส้น แรงดันและกระแสจะเหนี่ยวนำให้เกิดในสายไฟของสายนี้ ซึ่งสามารถทำลายได้ งานติดตั้งระบบไฟฟ้าและเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จะใช้ฟิวส์พิเศษซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรดโค้งสองอัน อันหนึ่งเชื่อมต่อกับสายและอีกอันหนึ่งต่อกราวด์ หากศักยภาพของเส้นตรงที่สัมพันธ์กับพื้นดินเพิ่มขึ้นอย่างมาก ประกายไฟก็จะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรด ซึ่งเมื่อรวมกับอากาศที่ร้อนแล้ว จะเพิ่มขึ้น ยาวขึ้น และแตกออก

สุดท้าย ใช้ประกายไฟเพื่อวัดความต่างศักย์ขนาดใหญ่โดยใช้ ช่องว่างลูกซึ่งมีอิเล็กโทรดเป็นลูกโลหะสองลูกที่มีพื้นผิวขัดมัน ลูกบอลถูกแยกออกจากกัน และใช้ค่าความต่างศักย์ที่วัดได้ จากนั้นนำลูกบอลมารวมกันจนเกิดประกายไฟระหว่างกัน เมื่อทราบเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล ระยะห่างระหว่างลูกบอล ความดัน อุณหภูมิ และความชื้นของอากาศ พวกเขาจะพบความต่างศักย์ระหว่างลูกบอลตามตารางพิเศษ วิธีนี้สามารถใช้เพื่อวัดผลต่างที่อาจเกิดขึ้นภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของลำดับของหมื่นโวลต์

ง. การปลดปล่อยอาร์ค

การปลดปล่อยอาร์คถูกค้นพบโดย V. V. Petrov ในปี 1802 การคายประจุนี้เป็นรูปแบบหนึ่งของการปล่อยก๊าซ ซึ่งเกิดขึ้นที่ความหนาแน่นกระแสสูงและแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำระหว่างอิเล็กโทรด (ตามลำดับหลายสิบโวลต์) สาเหตุหลักของอาร์คดิสชาร์จคือการปล่อยเทอร์โมอิเล็กตรอนที่รุนแรงโดยแคโทดร้อน อิเล็กตรอนเหล่านี้กำลังเร่งขึ้น สนามไฟฟ้าและสร้างไอออไนเซชันของโมเลกุลก๊าซด้วยเหตุนี้ ความต้านทานไฟฟ้าช่องว่างก๊าซระหว่างอิเล็กโทรดค่อนข้างเล็ก หากเราลดความต้านทานของวงจรภายนอก เพิ่มกระแสของการคายประจุอาร์ค จากนั้นค่าการนำไฟฟ้าของช่องว่างแก๊สจะเพิ่มขึ้นมากจนแรงดันระหว่างอิเล็กโทรดลดลง ดังนั้นการปลดปล่อยอาร์คจึงมีลักษณะแรงดันกระแสไฟตก ที่ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิแคโทดจะสูงถึง 3000 °C อิเล็กตรอนที่ทิ้งระเบิดที่ขั้วบวกสร้างช่อง (ปล่อง) ในนั้นและทำให้ร้อน อุณหภูมิของปล่องภูเขาไฟอยู่ที่ประมาณ 4000 °C และที่ความกดอากาศสูงจะสูงถึง 6000-7000 °C อุณหภูมิของก๊าซในช่องระบายอาร์คสูงถึง 5,000-6000 °C ดังนั้นจึงเกิดไอออไนเซชันจากความร้อนที่รุนแรง

ในหลายกรณี การคายประจุอาร์คยังพบได้ในอุณหภูมิแคโทดที่ค่อนข้างต่ำ (เช่น ในโคมอาร์คปรอท)

ในปี 1876 P.N. Yablochkov ใช้อาร์คไฟฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดแสงเป็นครั้งแรก ใน "เทียนยาโบลชคอฟ" ถ่านถูกจัดเรียงขนานกันและคั่นด้วยชั้นโค้ง และปลายของพวกมันเชื่อมต่อกันด้วย "สะพานจุดไฟ" ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เมื่อเปิดกระแสไฟ สะพานจุดระเบิดก็ลุกไหม้และก่อตัวขึ้นระหว่างถ่าน อาร์คไฟฟ้า. เมื่อถ่านถูกเผา ชั้นฉนวนก็จะระเหยไป

การปล่อยอาร์คถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงแม้ในปัจจุบัน เช่น ในไฟฉายส่องทางไกลและโปรเจ็กเตอร์

อุณหภูมิสูงของการปลดปล่อยอาร์คทำให้สามารถใช้เพื่อสร้างเตาอาร์คได้ ในปัจจุบัน เตาอาร์คที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟสูงมากถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรม: สำหรับการถลุงเหล็ก เหล็กหล่อ เฟอโรอัลลอย บรอนซ์ การผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ ไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ

ในปี พ.ศ. 2425 เอ็น. เอ็น. เบนาร์ดอสใช้การคายประจุอาร์คเป็นครั้งแรกในการตัดและเชื่อมโลหะ การคายประจุระหว่างอิเล็กโทรดคาร์บอนคงที่กับโลหะทำให้รอยต่อของทั้งสองร้อนขึ้น แผ่นโลหะ(หรือจาน) แล้วเชื่อม Benardos ใช้วิธีเดียวกันในการตัด แผ่นโลหะและรับรูในพวกเขา ในปี 1888 N. G. Slavyanov ได้ปรับปรุงวิธีการเชื่อมนี้โดยเปลี่ยนอิเล็กโทรดคาร์บอนเป็นโลหะ

การปลดปล่อยอาร์คพบการใช้งานในวงจรเรียงกระแสปรอทซึ่งแปลงกระแสไฟฟ้าสลับเป็นกระแสตรง

อี พลาสม่า.

พลาสมาเป็นก๊าซบางส่วนหรือทั้งหมดที่มีการแตกตัวเป็นไอออน โดยที่ความหนาแน่นของประจุบวกและประจุลบเกือบจะเท่ากัน ดังนั้น พลาสม่าโดยรวมจึงเป็นระบบที่เป็นกลางทางไฟฟ้า

ลักษณะเชิงปริมาณของพลาสม่าคือระดับของการแตกตัวเป็นไอออน ระดับของไอออนไนซ์ในพลาสมา a คืออัตราส่วนของความเข้มข้นของปริมาตรของอนุภาคที่มีประจุต่อความเข้มข้นของปริมาตรทั้งหมดของอนุภาค ขึ้นอยู่กับระดับของไอออไนซ์ พลาสม่าแบ่งออกเป็น แตกตัวเป็นไอออนอย่างอ่อน(a คือเศษส่วนของเปอร์เซ็นต์) แตกตัวเป็นไอออนบางส่วน (ลำดับสองสามเปอร์เซ็นต์) และแตกตัวเป็นไอออนเต็มที่ (a ใกล้เคียงกับ 100%) พลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างอ่อน สภาพธรรมชาติคือชั้นบนของชั้นบรรยากาศ - ไอโอโนสเฟียร์ ดวงอาทิตย์ ดาวที่ร้อน และเมฆระหว่างดวงดาวบางส่วนเป็นพลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ซึ่งก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิสูง

พลังงานปานกลาง หลากหลายชนิดอนุภาคที่ประกอบเป็นพลาสมาอาจแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นพลาสมาจึงไม่สามารถระบุอุณหภูมิ T ได้เพียงค่าเดียว ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิอิเล็กตรอน T e อุณหภูมิไอออน T i (หรืออุณหภูมิไอออน หากมีไอออนหลายชนิดในพลาสมา) และอุณหภูมิของอะตอมที่เป็นกลาง T a (ส่วนประกอบที่เป็นกลาง) พลาสมาดังกล่าวเรียกว่า non-isothermal ตรงกันข้ามกับ isothermal plasma ซึ่งอุณหภูมิของส่วนประกอบทั้งหมดจะเท่ากัน

พลาสม่ายังแบ่งออกเป็นอุณหภูมิสูง (T i » 10 6 -10 8 K และอื่น ๆ ) และอุณหภูมิต่ำ !!! (Ti<=10 5 К). Это условное разделение связано с особой влажностью высокотемпературной плазмы в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза.

พลาสมามีคุณสมบัติเฉพาะหลายประการ ซึ่งช่วยให้เราพิจารณาว่าเป็นสถานะพิเศษที่สี่ของสสารได้

เนื่องจากอนุภาคพลาสม่าที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้สูง จึงเคลื่อนที่ได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ดังนั้นการละเมิดความเป็นกลางทางไฟฟ้าของแต่ละภูมิภาคของพลาสม่าที่เกิดจากการสะสมของอนุภาคของเครื่องหมายประจุเดียวกันจะถูกกำจัดอย่างรวดเร็ว สนามไฟฟ้าที่ได้จะเคลื่อนอนุภาคที่มีประจุจนกระทั่งกลับคืนสู่ความเป็นกลางทางไฟฟ้าและสนามไฟฟ้าจะกลายเป็นศูนย์ ตรงกันข้ามกับก๊าซที่เป็นกลางซึ่งมีแรงระยะสั้นอยู่ระหว่างโมเลกุล แรงคูลอมบ์จะกระทำระหว่างอนุภาคพลาสมาที่มีประจุ โดยจะลดลงค่อนข้างช้าตามระยะทาง อนุภาคแต่ละตัวโต้ตอบทันทีกับอนุภาครอบข้างจำนวนมาก ด้วยเหตุนี้ อนุภาคพลาสม่าจึงสามารถมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวตามคำสั่งต่างๆ ร่วมกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวาย การสั่นและคลื่นประเภทต่างๆ ตื่นเต้นได้ง่ายในพลาสมา

ค่าการนำไฟฟ้าในพลาสมาจะเพิ่มขึ้นตามระดับของการแตกตัวเป็นไอออนที่เพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิสูง พลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์จะเข้าใกล้ตัวนำยิ่งยวดในการนำไฟฟ้า

พลาสมาอุณหภูมิต่ำใช้ในแหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยก๊าซ - ในหลอดส่องสว่างสำหรับการจารึกโฆษณาในหลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดปล่อยก๊าซถูกใช้ในอุปกรณ์หลายอย่าง เช่น ในเลเซอร์แก๊ส - แหล่งกำเนิดแสงควอนตัม

พลาสมาอุณหภูมิสูงใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแมกนีโตไฮโดรไดนามิก

อุปกรณ์ใหม่ ไฟฉายพลาสม่า เพิ่งถูกสร้างขึ้น ไฟฉายพลาสม่าสร้างไอพ่นที่ทรงพลังของพลาสม่าอุณหภูมิต่ำหนาแน่น ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยีต่างๆ: สำหรับการตัดและเชื่อมโลหะ เจาะบ่อน้ำในฮาร์ดร็อค ฯลฯ

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้:

1) ฟิสิกส์: อิเล็กโทรไดนามิกส์ 10-11 เซลล์: หนังสือเรียน เพื่อการศึกษาเชิงลึกฟิสิกส์ / ก. ยา Myakishev, A. Z. Sinyakov, B. A. Slobodskov - ครั้งที่ 2 - M.: Drofa, 1998. - 480 p.

2) หลักสูตรฟิสิกส์ (ในสามเล่ม) ต.ครั้งที่สอง. ไฟฟ้าและแม่เหล็ก Proc. คู่มือสำหรับวิทยาลัยเทคนิค / Detlaf A.A. , Yavorsky B. M. , Milkovskaya L. B. Izd. ครั้งที่ 4 แก้ไขแล้ว - ม.: ม.ปลาย, 2520. - 375 น.

3) ไฟฟ้า./จ. จี. คาลาชนิคอฟ. เอ็ด "วิทยาศาสตร์" มอสโก 2520

4) ฟิสิกส์./ข. B. Bukhovtsev, Yu. L. Klimontovich, G. Ya. Myakishev. ครั้งที่ 3 แก้ไขแล้ว – ม.: การตรัสรู้, 1986.

มันถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอนอิสระและในกรณีนี้จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงในสารที่ทำตัวนำ

ตัวนำดังกล่าวซึ่งกระแสไฟฟ้าไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในสารเรียกว่า ตัวนำชนิดแรก. ซึ่งรวมถึงโลหะทั้งหมด ถ่านหิน และสารอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง

แต่ยังมีตัวนำของกระแสไฟฟ้าในธรรมชาติซึ่งปรากฏการณ์ทางเคมีเกิดขึ้นระหว่างการไหลของกระแส ตัวนำเหล่านี้เรียกว่า ตัวนำประเภทที่สอง. ซึ่งรวมถึงสารละลายต่างๆ ส่วนใหญ่ในน้ำที่เป็นกรด เกลือ และด่าง

หากคุณเทน้ำลงในภาชนะแก้วและเติมกรดซัลฟิวริก (หรือกรดหรือด่างอื่น ๆ ) ลงไปสองสามหยด จากนั้นนำแผ่นโลหะสองแผ่นมาต่อกับตัวนำโดยลดแผ่นเหล่านี้ลงในภาชนะแล้วต่อกระแสไฟ แหล่งจ่ายไปยังปลายอีกด้านของตัวนำผ่านสวิตช์และแอมมิเตอร์ จากนั้นก๊าซจะถูกปล่อยออกจากสารละลายและจะดำเนินต่อไปอย่างต่อเนื่องจนกว่าวงจรจะปิด น้ำที่เป็นกรดเป็นตัวนำไฟฟ้าอย่างแท้จริง นอกจากนี้แผ่นจะเริ่มปกคลุมด้วยฟองแก๊ส จากนั้นฟองเหล่านี้จะแตกออกจากจานและออกมา

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสารละลาย จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีซึ่งเป็นผลมาจากการปล่อยก๊าซ

ตัวนำประเภทที่สองเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์และปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในอิเล็กโทรไลต์เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

แผ่นโลหะที่จุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์เรียกว่าอิเล็กโทรด หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งกำเนิดปัจจุบันเรียกว่าขั้วบวกและอีกขั้วหนึ่งเชื่อมต่อกับขั้วลบเรียกว่าแคโทด

อะไรทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในตัวนำของเหลว? ปรากฎว่าในสารละลายดังกล่าว (อิเล็กโทรไลต์) โมเลกุลของกรด (อัลคาลิส เกลือ) ภายใต้การกระทำของตัวทำละลาย (ในกรณีนี้คือน้ำ) จะสลายตัวเป็นสององค์ประกอบและ อนุภาคหนึ่งของโมเลกุลมีประจุไฟฟ้าบวก และอีกอนุภาคเป็นลบ

อนุภาคของโมเลกุลที่มีประจุไฟฟ้าเรียกว่าไอออน เมื่อกรด เกลือ หรือด่างละลายในน้ำ จะมีไอออนทั้งบวกและลบจำนวนมากปรากฏในสารละลาย

ตอนนี้ควรเป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดกระแสไฟฟ้าจึงไหลผ่านสารละลายเพราะระหว่างอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้านั้นถูกสร้างขึ้นกล่าวคือหนึ่งในนั้นกลายเป็นประจุบวกและอีกอันเป็นลบ ภายใต้อิทธิพลของความต่างศักย์นี้ ไอออนบวกเริ่มเคลื่อนเข้าหาขั้วลบ - แคโทด และไอออนลบ - ไปทางขั้วบวก

ดังนั้นการเคลื่อนที่ของไอออนที่วุ่นวายจึงกลายเป็นคำสั่งตอบโต้ของไอออนลบในทิศทางเดียวและทิศทางบวกในอีกทางหนึ่ง กระบวนการถ่ายโอนประจุนี้ประกอบขึ้นเป็นการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรไลต์และเกิดขึ้นตราบเท่าที่มีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในอิเล็กโทรด ด้วยการหายไปของความต่างศักย์ กระแสที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์จะหยุด การเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบของไอออนจะถูกรบกวน และการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายก็เข้ามาอีกครั้ง

ตัวอย่างเช่น ให้พิจารณาปรากฏการณ์ของอิเล็กโทรไลซิสเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต CuSO4 โดยลดขั้วไฟฟ้าทองแดงลงไป

ปรากฏการณ์ของอิเล็กโทรไลซิสเมื่อกระแสไหลผ่านสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต: C - เรือที่มีอิเล็กโทรไลต์, B - แหล่งกระแส, C - สวิตช์

จะมีการเคลื่อนที่กลับของไอออนไปยังอิเล็กโทรด ไอออนบวกจะเป็นไอออนของทองแดง (Cu) และไอออนลบจะเป็นไอออนของกรด (SO4) ไอออนของทองแดงเมื่อสัมผัสกับแคโทดจะถูกปล่อยออก (แนบอิเล็กตรอนที่หายไปกับตัวมันเอง) กล่าวคือ พวกมันจะกลายเป็นโมเลกุลที่เป็นกลางของทองแดงบริสุทธิ์และสะสมบนแคโทดในรูปแบบของชั้นที่บางที่สุด (โมเลกุล)

ไอออนลบที่ไปถึงขั้วบวกก็จะถูกปล่อยออกมาเช่นกัน (ให้อิเล็กตรอนส่วนเกิน) แต่ในขณะเดียวกันพวกเขาก็เข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมีกับทองแดงของขั้วบวกซึ่งเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลของทองแดง Cu ติดอยู่กับสารตกค้างที่เป็นกรด SO4 และโมเลกุลของคอปเปอร์ซัลเฟต CuS O4 ถูกสร้างขึ้นซึ่งจะถูกส่งกลับ กลับไปที่อิเล็กโทรไลต์

เนื่องจากกระบวนการทางเคมีนี้ใช้เวลานาน ทองแดงจึงถูกสะสมบนแคโทด ซึ่งถูกปล่อยออกมาจากอิเล็กโทรไลต์ ในกรณีนี้ แทนที่จะเป็นโมเลกุลทองแดงที่ไปที่แคโทด อิเล็กโทรไลต์จะได้รับโมเลกุลทองแดงใหม่เนื่องจากการละลายของอิเล็กโทรดที่สอง - แอโนด

กระบวนการเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นหากใช้อิเล็กโทรดสังกะสีแทนอิเล็กโทรดทองแดง และอิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายของซิงค์ซัลเฟต ZnSO4 สังกะสีจะถูกถ่ายโอนจากแอโนดไปยังแคโทดด้วย

ดังนั้น, ความแตกต่างระหว่างกระแสไฟฟ้าในโลหะและตัวนำของเหลวอยู่ในความจริงที่ว่าในโลหะมีเพียงอิเล็กตรอนอิสระนั่นคือประจุลบเป็นพาหะของประจุในขณะที่อิเล็กโทรไลต์จะถูกพาโดยอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามของสสาร - ไอออนเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม จึงกล่าวกันว่า อิเล็กโทรไลต์มีค่าการนำไฟฟ้าไอออนิก

ปรากฏการณ์อิเล็กโทรไลซิสถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1837 โดย บี. เอส. จาโคบี ผู้ทำการทดลองหลายครั้งเกี่ยวกับการศึกษาและปรับปรุงแหล่งสารเคมีในปัจจุบัน จาโคบีพบว่าอิเล็กโทรดตัวหนึ่งที่วางอยู่ในสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะถูกหุ้มด้วยทองแดง

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การชุบด้วยไฟฟ้าพบแอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงมากมายในขณะนี้ ตัวอย่างหนึ่งคือการเคลือบวัตถุที่เป็นโลหะด้วยชั้นบางๆ ของโลหะอื่นๆ เช่น การชุบนิเกิล การชุบทอง การชุบเงิน เป็นต้น

ก๊าซ (รวมถึงอากาศ) จะไม่นำไฟฟ้าภายใต้สภาวะปกติ ตัวอย่างเช่น การเปลือยกายที่ถูกแขวนขนานกัน ถูกแยกจากกันโดยชั้นอากาศ

อย่างไรก็ตาม ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง ความต่างศักย์สูง และสาเหตุอื่น ๆ ก๊าซ เช่น ตัวนำของเหลว ไอออนไนซ์ กล่าวคือ อนุภาคของโมเลกุลของแก๊สปรากฏขึ้นเป็นจำนวนมาก ซึ่งเป็นพาหะของกระแสไฟฟ้า มีส่วนทำให้เกิดทางผ่าน ของกระแสไฟฟ้าผ่านแก๊ส

แต่ในขณะเดียวกัน การแตกตัวเป็นไอออนของแก๊สก็แตกต่างจากการแตกตัวเป็นไอออนของตัวนำของเหลว หากในของเหลว โมเลกุลแตกออกเป็นสองส่วนที่มีประจุ จากนั้นในก๊าซ ภายใต้การกระทำของไอออไนเซชัน อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากแต่ละโมเลกุลเสมอ และไอออนจะยังคงอยู่ในรูปของส่วนที่มีประจุบวกของโมเลกุล

เราต้องหยุดไอออไนเซชันของแก๊สเท่านั้น เนื่องจากแก๊สจะหยุดเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ในขณะที่ของเหลวยังคงเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าเสมอ ดังนั้นค่าการนำไฟฟ้าของก๊าซจึงเป็นปรากฏการณ์ชั่วคราว ขึ้นอยู่กับการกระทำของสาเหตุภายนอก

อย่างไรก็ตาม มีอีกคนหนึ่งเรียกว่า การปล่อยอาร์คหรือเพียงแค่อาร์คไฟฟ้า ปรากฏการณ์ของอาร์คไฟฟ้าถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 โดยวิศวกรไฟฟ้าชาวรัสเซียคนแรก V.V. Petrov

V. V. Petrov ทำการทดลองหลายครั้งพบว่าระหว่างถ่านสองก้อนที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า การปล่อยไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องเกิดขึ้นในอากาศพร้อมกับแสงจ้า ในงานเขียนของเขา V.V. Petrov เขียนว่าในกรณีนี้ "ความสงบที่มืดมิดสามารถส่องสว่างได้ค่อนข้างสว่าง" ดังนั้นเป็นครั้งแรกที่ได้รับแสงไฟฟ้าซึ่งถูกนำไปใช้จริงโดย Pavel Nikolaevich Yablochkov นักวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าชาวรัสเซียอีกคนหนึ่ง

"เทียนของ Yablochkov" ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการใช้อาร์คไฟฟ้าทำให้เกิดการปฏิวัติทางวิศวกรรมไฟฟ้าในสมัยนั้นอย่างแท้จริง

การปล่อยอาร์คถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงแม้ในปัจจุบัน เช่น ในไฟฉายส่องทางไกลและโปรเจ็กเตอร์ อุณหภูมิสูงของการปลดปล่อยอาร์กทำให้สามารถใช้งานได้ ในปัจจุบัน เตาอาร์คที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟที่สูงมากถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรม: สำหรับการถลุงเหล็ก เหล็กหล่อ เฟอโรอัลลอย บรอนซ์ ฯลฯ และในปี พ.ศ. 2425 เอ็น. เอ็น. เบนาร์ดอสได้ใช้การคายประจุอาร์คในการตัดและเชื่อมโลหะเป็นครั้งแรก

ในหลอดแก๊ส หลอดฟลูออเรสเซนต์ ตัวปรับแรงดันไฟ เพื่อให้ได้ลำแสงอิเล็กตรอนและไอออน เรียกว่า ปล่อยก๊าซเรืองแสง.

การปล่อยประกายไฟใช้เพื่อวัดความต่างศักย์ขนาดใหญ่โดยใช้ช่องว่างประกายไฟทรงกลม ซึ่งอิเล็กโทรดที่เป็นลูกโลหะสองลูกที่มีพื้นผิวขัดมัน ลูกบอลถูกแยกออกจากกัน และใช้ค่าความต่างศักย์ที่วัดได้ จากนั้นนำลูกบอลมารวมกันจนเกิดประกายไฟระหว่างกัน เมื่อทราบเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล ระยะห่างระหว่างลูกบอล ความดัน อุณหภูมิ และความชื้นของอากาศ พวกเขาจะพบความต่างศักย์ระหว่างลูกบอลตามตารางพิเศษ วิธีนี้สามารถใช้เพื่อวัดผลต่างที่อาจเกิดขึ้นภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของลำดับของหมื่นโวลต์

กระแสไฟฟ้าในก๊าซภายใต้สภาวะปกติเป็นไปไม่ได้ กล่าวคือ ที่ความชื้น ความดัน และอุณหภูมิในบรรยากาศ ก๊าซจะไม่มีประจุพาหะ คุณสมบัติของก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอากาศ ใช้ในสายส่งเหนือศีรษะและสวิตช์รีเลย์เพื่อให้มีการแยกไฟฟ้า

แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สามารถสังเกตกระแสไฟฟ้าได้ในก๊าซ มาทำการทดลองกัน สำหรับเขา เราต้องการอิเล็กโทรมิเตอร์เก็บประจุอากาศและสายเชื่อมต่อ ขั้นแรก ให้เชื่อมต่ออิเล็กโตรมิเตอร์กับตัวเก็บประจุ จากนั้นเราจะรายงานประจุไปที่แผ่นตัวเก็บประจุ อิเล็กโทรมิเตอร์จะแสดงการมีอยู่ของประจุนี้ ตัวเก็บประจุอากาศจะเก็บประจุไว้ชั่วขณะหนึ่ง นั่นคือจะไม่มีกระแสระหว่างแผ่นเปลือกโลก นี่แสดงให้เห็นว่าอากาศระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติเป็นฉนวน

รูปที่ 1 - ตัวเก็บประจุที่ชาร์จแล้วเชื่อมต่อกับอิเล็กโตรมิเตอร์

ต่อไป เราแนะนำเปลวเทียนเข้าไปในช่องว่างระหว่างจาน ในเวลาเดียวกันเราจะเห็นว่าอิเล็กโทรมิเตอร์จะแสดงประจุที่ลดลงบนแผ่นตัวเก็บประจุ นั่นคือกระแสไหลในช่องว่างระหว่างแผ่นเปลือกโลก ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น

รูปที่ 2 - การสอดเทียนเข้าไปในช่องว่างระหว่างเพลตของตัวเก็บประจุที่มีประจุ

ภายใต้สภาวะปกติ โมเลกุลของแก๊สจะเป็นกลางทางไฟฟ้า และไม่สามารถให้กระแสได้ แต่ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ก๊าซที่เรียกว่าไอออไนซ์จึงเกิดขึ้น และมันจะกลายเป็นตัวนำ ไอออนบวกและลบปรากฏในก๊าซ

เพื่อให้อิเล็กตรอนแยกตัวออกจากอะตอมของแก๊ส จำเป็นต้องทำงานกับกองกำลังคูลอมบ์ สิ่งนี้ต้องการพลังงาน อะตอมจะได้รับพลังงานนี้เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เนื่องจากพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิของก๊าซ จากนั้น เมื่อเพิ่มขึ้น โมเลกุลและอะตอมจะได้รับพลังงานเพียงพอเพื่อให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมเมื่อชนกัน อะตอมดังกล่าวจะกลายเป็นไอออนบวก อิเล็กตรอนที่แยกออกมาสามารถเกาะกับอะตอมอื่นได้ จากนั้นจึงกลายเป็นไอออนลบ

เป็นผลให้ไอออนบวกและลบรวมทั้งอิเล็กตรอนปรากฏในช่องว่างระหว่างแผ่นเปลือกโลก พวกเขาทั้งหมดเริ่มเคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุบนแผ่นตัวเก็บประจุ ไอออนบวกจะเคลื่อนเข้าหาแคโทด ไอออนลบและอิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะขั้วบวก ดังนั้นจึงมีกระแสไฟฟ้าอยู่ในช่องว่างอากาศ

การพึ่งพากระแสไฟบนแรงดันไฟฟ้าไม่เป็นไปตามกฎของโอห์มในทุกพื้นที่ ในส่วนแรก จะเป็นเช่นนี้เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น จำนวนไอออนจะเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้ กระแสจึงขึ้น นอกจากนี้ความอิ่มตัวจะเกิดขึ้นในส่วนที่สองนั่นคือเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นกระแสจะไม่เพิ่มขึ้น เนื่องจากความเข้มข้นของไอออนสูงที่สุดและไอออนใหม่จึงปรากฏขึ้นจากที่ไหนเลย

รูปที่ 3 - ลักษณะแรงดันกระแสของช่องว่างอากาศ

ในส่วนที่สาม กระแสไฟเพิ่มขึ้นอีกครั้งด้วยแรงดันไฟที่เพิ่มขึ้น ส่วนนี้เรียกว่าการปลดปล่อยตัวเอง นั่นคือไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสร้างไอออนของบริษัทอื่นเพื่อรักษากระแสในแก๊สอีกต่อไป นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนที่ไฟฟ้าแรงสูงได้รับพลังงานเพียงพอที่จะกระแทกอิเล็กตรอนอื่น ๆ ออกจากอะตอมด้วยตัวเอง อิเล็กตรอนเหล่านี้ก็จะกระแทกตัวอื่นและอื่น ๆ กระบวนการนี้ดำเนินไปเหมือนหิมะถล่ม และค่าการนำไฟฟ้าหลักในก๊าซนั้นมีให้โดยอิเล็กตรอนแล้ว