Електричний струм у газах

Застосування дугового розряду широке й різноманітне. Так, ним користуються при зварюванні й різанні металів, при виплавці сталі високої якості (дугова піч) і для освітлення (прожектори, проекційна апаратура). Існують дугові лампи з ртутними електродами у кварцових балонах, де дуговий розряд виникає в ртутній парі при викачаному повітрі. У такий спосіб влаштовані кварцові лампи. Справа в тому, що дуга, яка виникає в ртутній парі, є потужним джерелом ультрафіолетового випромінювання. Той самий заряд, але при низьких тисках, застосовується в ртутних випрямлячах для випрямлення змінного струму.

Тліючий розряд

Тліючий розряд спостерігається тільки при низьких тисках (десяті й соті частки мм рт. ст.). Для збудження тліючого розряду напруга між електродами повинна складати всього лише кілька сотень вольтів, а іноді й менше.

На практиці тліючий розряд можна одержати, якщо до електродів, впаяних у скляну трубку, прикласти напругу. Поступово викачуючи повітря, можна спостерігати тліючий розряд у вигляді світної звивистої нитки, що простягнулася від катода до анода. Якщо тиск знижувати і далі, то нитка ставатиме дедалі товщою, поки нарешті вся трубка, крім ділянки біля катода, не буде заповнена однорідним свіченням, що зветься додатним стовпом.

Позитивний стовп не впливає на підтримку розряду. Це відбувається в інших частинах трубки. На навколокатодному несвітловому проміжку (катодному темному просторі) відбувається сильне прискорення заряджених частинок (електронів і катіонів), що стають здатними вибивати електрони з катода Електрони, що вилітають, іонізують молекули газу. Услід за цим позитивні іони, що утворюються, спрямовуються до катода і вибивають із нього все нові електрони. Таким чином, знову відбувається іонізація і т. ін. Безперервність цих процесів дозволяє підтримувати тліючий розряд.

Якщо продовжувати викачувати із трубки повітря, то при тисках приблизно 1,3 Па свічення газу слабшає, але починають світитися стінки трубки. Природа цього свічення така. При низьких тисках імовірність того, що електрон зіштовхнеться з молекулою газу, дуже мала. Набагато частіше відбуваються зіткнення електронів зі стінками трубки. Вдаряючись об скло, електрони викликають свічення. Це явище називають катодолюмінесценцією.

Тліючий розряд широко використовується в багатьох областях техніки, але найактивніше — у виготовленні світних трубок для реклам, ламп денного світла і при напилюванні металів.

При виготовленні світних трубок немаловажну роль відіграє той факт, що кожен газ має специфічний колір позитивного стовпа. Якщо трубку наповнити неоном, то свічення має червоний колір, якщо аргоном — синювато-зелений.

Катодне напилювання металів здійснюють, поміщаючи різні предмети поблизу катода. Речовина катода сильно нагрівається в тліючому розряді та переходить у газоподібний стан. Тоді всі предмети, що знаходяться поблизу, вкриваються рівномірним шаром того металу, із якого виготовлений катод.

Коронний розряд

Поблизу провідника з великою кривизною поверхні (наприклад, вістря) спостерігається високовольтний електричний розряд. Тиск при цьому досить високий, а поле поблизу провідника — неоднорідне. Коли напруженість поля поблизу вістря сягає 30 кВ/см, то навколо нього виникає свічення у вигляді корони, що й дало назву розрядові — коронний.

Корона може бути позитивною та негативною. Це залежить від знака електрода, на якому виникає розряд (коронізуючого електрода). Знак корони визначає спосіб утворення електронів, що викликають іонізацію молекул газу. Так, у випадку негативної корони електрони вибиваються з катода під дією позитивних іонів. Якщо корона позитивна, то газ іонізується аніонами, а сама іонізація відбувається поблизу анода.Напруженість поля при коронному розряді досить висока (близько 3•106В/м), тому іонізація відбувається при атмосферних тисках. З віддаленням від поверхні провідника напруженість швидко зменшується. Тому іонізація і пов'язане з нею свічення газу спостерігається в обмеженій ділянці простору.