Električni tok v plinih

Za kovinske vodnike in elektrolite je odvisnost tokovne jakosti od napetosti linearna, to pomeni, da se tok v takih vodnikih poveča sorazmerno z napetostjo. Zakoni prevodnosti v plinih so veliko bolj zapleteni. Upoštevajte električni tok v plinih, ki tečejo pod delovanjem zunanjega ionizatorja.

Naj se obrnemo do izkušenj. Vzamemo kondenzator in ga napolnimo, tako da ustvarja napetost med svojimi ploščami. Elektrometer, priključen na plošče kondenzatorja, vedno kaže enako napetost: zato je zrak v običajnih pogojih izolator, to pomeni, da ne vsebuje prostih nabitih delcev.

Prižgite žarnico ali premaknite v območje med dvema ploščama kondenzatorja. Opažamo, da se napetost, ki obstaja med njimi, zmanjša, kondenzator se izprazni, zato se med ploščami pojavi električni tok. Vse to kaže, da se v zraku med ploščami pod vplivom plamena pojavijo nabojni delci. Kaj so oni?

Povsem naravno je domnevati, da so takšni nabiti delci zračne molekule, ki so, pod vplivom plamena, prejeli električni naboj in se obrnili v ione, začeli gibati v električnem polju med ploščami in ustvarjati električni tok v plinih, kar je privedlo do zmanjšanja napetosti na ploščah kondenzatorja.

S skrbnimi študijami smo ugotovili, da so nosilci električnih nabojev v plinih ionov in elektronov, ki nastanejo v plinu kot posledica delovanja ionizatorja na njem.

Ionizatorji so plameni, rentgenski žarki, ki oddajajo radioaktivne snovi. Vsak ionizer, ne glede na izvor, ima sposobnost, da določen čas v določenem času ustvari določeno število pozitivnih in negativnih ionov.

Pod delovanjem ionizatorja molekule plina izgubijo elektrone in postanejo pozitivno nabiti ioni. Osvobojeni elektroni, prvič, postanejo nosilci električnih nabojev, in drugič, združujejo nevtralne molekule ali atome, tvorijo ione, ki so negativno napolnjeni. Na ta način se lahko prosti naboji pojavijo v plinu v obliki elektronov in ionov obeh znakov, to je, da se električni tok pojavi v plinih.

Zaračunano telo, ki je v joniziranem plinu, privlači brezplačno polnjenje nasprotnega znaka, ki nevtralizira obremenitve na telesu, zaradi česar se izprazni.

Plini ne delijo svojih sestavnih delov na elektrode, kot je to v primeru elektrolitov, saj se pri ionizaciji plina molekule ne razpadajo; Izgubijo ali dodajajo samo sebe.

Plinski ioni, ki prihajajo na elektrodo, dajo svoje obremenitve, se obračajo v nevtralne molekule ali atome in razpršijo nazaj v plin. V elektrolitih se ioni, ki se približujejo elektrodam, nanesejo na površine elektrod ali vstopijo v kemične reakcije.

Če so ioni in prosti elektroni, ki se tvorijo v plinu, v električnem polju, potem pridobijo usmerjeno gibanje. Iz tega sledi, da je skupni električni tok v plinih dva toka nabitih delcev, od katerih eden gre v anodo, drugi pa na katodo. Spremlja ga vrsta edinstvenih pojavov. Te vključujejo različne vrste sijaja plina v izpustu - od šibkega, komaj opaznega sijaja visokonapetostnih žic do bleščečih svetlih luči električnega loku in velikih utripov strele. Električni tok v medijih (trdni vodniki, elektroliti) ne povzroča takih pojavov.

Nazadnje, pod plinskim izpustom je mogoče opaziti specifične kemijske reakcije, ki se v običajnih pogojih ne pojavijo: tvorba dušikovih oksidov in cian v zraku, nastanek molekul v monomatskih plinih in drugi.