Фізіка. 10 клас

Вольт-амперная характарыстыка газавага разраду. Для вывучэння разраду ў газе зручна выкарыстоўваць шкляную трубку з двума электродамі. Разгледзім залежнасць сілы току ў газе ад напружання, прыкладзенага да электродаў трубкі, — вольт-амперную характарыстыку газавага разраду (мал. 205.1). 

Уздзеянне знешняга іанізатара іанізуе газ у прасторы паміж электродамі. Адначасова з гэтым адбываецца і адваротны працэс — ператварэнне іонаў у нейтральныя атамы (малекулы). Пры невялікім напружанні паміж электродамі нязначная колькасць утвораных іонаў і электронаў дасягае электродаў, ствараючы электрычны ток. Большасць іонаў рэкамбінуе, не паспяваючы дасягнуць электродаў. Пры павелічэнні напружання паміж электродамі ўзрастае колькасць зараджаных часціц, якія дасягнулі электродаў, гэта значыць сіла току павялічваецца. Пры гэтым сіла току прама прапарцыянальная прыкладзенаму напружанню — выконваецца закон Ома (участак графіка АВ).

Пры далейшым павышэнні напружання прамая прапарцыянальнасць парушаецца (участак графіка ВС). Пачынаючы з некаторага значэння напружання (для пункта С) усе носьбіты электрычнага зараду, якія ўтварыліся пад уздзеяннем іанізатара, дасягаюць электродаў, не паспеўшы рэкамбініраваць. Пры гэтым сіла току захоўвае пастаяннае значэнне і не залежыць ад напружання (участак графіка СD). Электрычны ток, сіла якога не залежыць ад напружання, называюць токам насычэння.

Пры даволі высокім напружанні свабодныя электроны, паскараючыся пад уздзеяннем электрычнага поля, набываюць кінетычную энергію, дастатковую для іанізацыі атамаў (малекул) газу пры сутыкненнях з імі. Працэс адрыву ад атама (малекулы) газу аднаго або некалькіх электронаў, выкліканы сутыкненнем з гэтымі атамамі (малекуламі) свабодных электронаў, называюць іанізацыяй электронным ударам. Свабодныя электроны, якія ўзніклі ў выніку ўдарнай іанізацыі, паскараюцца электрычным полем і выклікаюць іанізацыю новых часціц. Такія свабодныя электроны з'яўляюцца другасным іанізатарам. Гэта вядзе да лавінападобнага нарастання колькасці другасных свабодных электронаў і дадатна зараджаных іонаў (мал. 205.2), а значыць, і да павелічэння сілы разраднага току. Аднак сам разрад усё яшчэ застаецца несамастойным, бо пасля спынення дзеяння знешняга іанізатара ён працягваецца толькі да таго часу, пакуль адмоўна зараджаныя іоны і ўсе электроны (першасныя і другасныя) рухаюцца да анода і дасягаюць яго, а дадатна зараджаныя іоны — катода. Несамостойнаму лавінападобнаму разраду ў газе адпавядае ўчастак графіка DЕ на малюнку 205.1.

Аднак у шэрагу выпадкаў газавы разрад можа існаваць і пасля спынення дзеяння іанізатара. У гэтым выпадку моцнае электрычнае поле, што існуе паміж электродамі з'яўляецца прычынай захавання газавага разраду, які называюць самастойным.