Урок: 13. Газові розряди та їх застосування. Плазма.

Гази є діелектриками. Цю властивість можна спостерігати в будь-якій кімнаті: повітря не проводить електричний струм, підведений до розеток. Тобто за звичайних умов у газах майже відсутні вільні носії заряду, які б створювали електричний струм.

Під час нагрівання газу відбувається іонізація його молекул чи атомів, у результаті чого утворюються вільні електрони та позитивні іони. Деякі електрони можуть приєднуватися до нейтральних атомів та утворювати негативні іони.

Електричний струм у газах створюється позитивними і негативними іонами та вільними електронами.

Іонізація газу може відбуватися не тільки під час нагрівання, а й під впливом ультрафіолетового, рентгенівського, космічного випромінювання. Такий процес називається фотоіонізацією. Чинники, що зумовлюють іонізацію газу, називають іонізаторами.

Явище виникнення електричного струму в газі під дією іонізатора називається несамостійним розрядом.

Особливістю несамостійного розряду в газі є те, що він з часом припиняється. Якщо іонізатор перестає діяти, кількість носіїв заряду зменшується, оскільки вільні електрони та позитивні іони можуть об`єднуватися в нейтральні атоми. Так само негативні іони можуть віддавати надлишковий електрон позитивним іонам, тобто рекомбінувати. Відповідно і струм з часом припиняється.

Електричний розряд у газі, що зберігається після припинення дії зовнішнього іонізатора, називають самостійним.

Основними видами самостійного розряду в газах є тліючий, коронний, іскровий розряд, електрична дуга.

Дуговий розряд використовують в електрозварюванні – процесі, у якому за рахунок тепла, що виділяється електричною дугою між електродом і поверхнею металу, метал починає плавитися.

Температура в місці зварювання за атмосферного тиску досягає 4000°С.

При високих температурах (у кілька десятків тисяч Кельвінів) більшість атомів будь-якого газу будуть іонізованими. Наприклад, за Т = 30000 К на 20000 позитивних іонів припадає лише один нейтральний атом. При цьому газ переходить у стан, який називають плазмою.

Плазма – це четвертий агрегатний стан речовини. Більшість атомів будь-якого газу у стані плазми є іонізованими.

Майже всі речовини за поступового підвищення їх температури послідовно проходять твердий, рідкий, газоподібний стани і перетворюються в плазму.

Плазма існує у вигляді сонячного вітру, що заповнює магнітосферу та іоносферу Землі. Вони захищають її від жорсткого космічного випромінювання та забезпечують стійкий радіозв`язок.

Під дією сонячного вітру відбувається іонізація атомів і молекул газів, що входять до складу атмосфери Землі, зумовлюючи магнітні бурі. Випромінювання збуджених атомів спостерігається як полярне сяйво.

Домашнє завдання:

1. Вивчити матеріал теми і скласти конспект §11, с.62, підручник Фізика і астрономія (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом О.І. Ляшенка) підручник для 11 класу авт. М.В. Головко, І.П. Крячко, Ю.С. Мельник, Л.В. Непорожня, В.В. Сіпій.

2. Дати відповіді на запитання с. 65, підручник Фізика і астрономія (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом О.І. Ляшенка) підручник для 11 класу авт. М.В. Головко, І.П. Крячко, Ю.С. Мельник, Л.В. Непорожня, В.В. Сіпій.

Підручник