Електропровідність газів та їх іонізація

ПЛАН

Задачі для самостійного розв’язання

1 Відшукайте силу струму в кожному з резисторів (див. рисунок), якщо напруга між точками A і B дорівнює 12 В.

2 Будинок лісника підключено до електромережі за допомогою довгого кабелю з досить великим опором. Лісник помітив, що два однакові чайники закипають при послідовному і паралельному підключенні за один і той самий час. Чому дорівнює опір кабелю, якщо кожний з чайників споживає при напрузі 220 В потужність 400 Вт?

3 Визначити заряд q, що пройшов по дроту з опором R=3 Ом при рівномірному наростанні апруги на кінцях дроту від U ₀ =2 В до U = 4У протягом t=20с.

ЗАВДАННЯ: законспектувати матеріал, розглянути розв’язки задач, виконати завдання.

ФОРМА КОНТРОЛЮ: перевірка конспекту самостійної роботи, виконання завдань.

ВИКЛАДАЧ – Марінець І.С.

САМОСТІЙНА РОБОТА № 8 (4 год.)

ТЕМА: Електричний струм в різних середовищах

МЕТА: З’ясувати механізм утворення електричного струму в газах і вакуумі. Поглибити знання про самостійні і несамостійні газові розряди, їх види, про четвертий агрегатний стан - плазму.

Розвивати уміння аналізувати навчальний матеріал, умову задач, порівнювати подібні матеріали;

виховувати уважність, зібраність.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ:

2 Бушок Г.Ф.Курс фізики. Кн.2. / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер. – К.: Вища школа, 2002, с. 121-132.

7 Кучерук І.М. Загальний курс фізики. У трьох томах. Т. 2. / І.М.Кучерук, І.Т Горбачук, П.П. Луцик. – К.: Техніка, 2006, розділ 7.

1 Електропровідність газів та їх іонізація.

2 Несамостійний та самостійний газові розряди.

3 Основні види газових розрядів ті їх застосування.

4 Плазма та її застосування.

ЗМІСТ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ

Електропровідність у газах виникає тільки при наявності в них іонів чи вільних електронів. Іонізація нейтральних молекул газу відбувається під дією зовнішніх факторів, або внаслідок зіткнення іонізованих часток самого газу, прискорених електричним полем, з молекулами газу. Зовнішніми факторами є ультрафіолетові промені, рентгенівське випромінювання, космічні промені, радіоактивне випромінювання, а також термічне нагрівання газу. Іонізація відбувається внаслідок поглинання нейтральними молекулами фотонів. Енергія фотона визначається за формулою W = h , де h – постійна Планка, = - частота випромінювання, 1/с; с – швидкість світла; - довжина хвилі.

Іонізація молекул відбувається при перевищенні енергією кванта випромі-нювання величини потенціалу іонізації, U_и:

h >eU_в = U_и, де U_в – потенціал виходу (робота, яку необхідно затратити для видалення за межі атома частки, носія заряду), е – заряд електрона (1,6 10^-19Кл)

З підвищенням частоти здатність молекул газу до іонізації збільшується.

Енергія, яку необхідно затратити на іонізацію молекул газу, вимірюється в електроновольтах (еВ). Енергія в 1 еВ дорівнює кінетичній енергії, що здобуває електрон при вільному русі між двома точками з різницею потенціалів у 1В. Отже, 1еВ дорівнює енергії e U= 1,6 10^-19, Вт с (Дж).

Потенціал іонізації більшості газів знаходиться в межах 10-20 еВ.

Вільні електрони, знаходячись у русі, зіштовхуються з молекулами газу, при цьому частина з них рекомбінує, тобто захоплюється позитивними іонами, а частина, що захоплюється нейтральними молекулами, утворює негативні іони. Час життя вільного електрона складає близько 10^-6с. Оскільки процеси іонізації і рекомбінації проходять одночасно, то при визначеній температурі і тиску настає рівновага, при якій забезпечується постійна концентрація іонів. На підставі результатів досліджень встановлено, що в звичайних умовах се-редня концентрація позитивних іонів у повітрі складає 750 1/см³, а негативних – 650 1/см³.

Дата добавления: 2017-01-14