Fyzika 007 - Samostatný a nesamostatný výboj v plynu

ELEKTRICKÝ PROUD V PLYNECH

Samostatný a nesamostatný výboj v plynu

Z praxe víme, že

vzduch je za obvyklých podmínek izolant

přiblížení plamene

působením plamene se plyn IONIZUJE

(molekuly se rozštěpí na elektron a kladný ion)

↓

v případě, že budeme udržovat mezi deskami stálé napětí, začne obvodem procházet elektrický proud, který nazýváme VÝBOJ

(KLADNÉ ionty budou přitahovány ke KATODĚ, ZÁPORNÉ ionty a ELEKTRONY k ANODĚ)

NESAMOSTATNÝ VÝBOJ

je elektrický proud v plynu, který se udržuje jen po dobu působení ionizátoru
po odstranění ionizátoru zaniká
IONIZÁTOR = plamen svíčky, záření

REKOMBINACE

opačný děj k ionizaci
nesouhlasné částice se přitahují a vytvářejí opět neutrální molekuly
tento děj probíhá současně s ionizací

VA CHARAKTERISTIKA VÝBOJE

graf závislosti proudu na napětí

Oblast 1: většina iontů zaniká než doletí na elektrody (platí Ohmův zákon)

Oblast 2: všechny elektrony vzniklé ionizací doletí na elektrody (proud se nezvyšuje - nasycený proud IN)

Oblast 3: překročení zápalného napětí UZ - nastává ionizace nárazem (elektrony a ionty vzniklé ionizací sami předávají část energie neutrálním částicím), výboj probíhá i bez přítomnosti ionizátoru

nastává SAMOSTATNÝ VÝBOJ

Poznámka: IONIZAČNÍ ENERGIE

je energie potřebná k odtržení elektronů z neutrálních molekul a atomů
závisí na druhu prvku a energetickém stavu atomu
udává se elektronvoltech (eV)

1 eV = 1,602 . 10-19 J
praktické hodnoty:
- pro vodík E = 13,53 eV
- pro kyslík E = 15,8 eV

ÚLOHY

Jakou minimální rychlost musí mít elektron, aby mohl ionizovat atom rtuti, jehož ionizační energie je 10,38 eV?

(1910 km/s)

Při velikosti intenzity elektrického pole 3.106 V.m-1 nastává ve vzduchu za normálního tlaku jiskrový výboj. Vypočítejte elektrickou energii, které dosáhne elektron, jehož střední volná dráha je 5.10-6 m.

(2,4.10-18 J)