Іскровий розряд

Приєднаємо кульові електроди до батареї конденсаторів С і почнемо заряджати конденсатори з допомогою електричної машини. В міру зарядження конденсаторів збільшуватиметься різниця потенціалів між електродами, а отже і напруженість поля в газі. Поки напруженість поля невелика, в газі не можна помітити ніяких змін. Але при достатній напруженості поля між електродами з'являється електрична іскра. Газ поблизу іскри нагрівається до високої температури і розширюється, через що виникають звукові хвилі, і ми чуємо характерний тріск.

Описана форма газового розряду називається іскровим розрядом. При наставанні іскрового розряду газ раптом, стрибком, втрачає свої ізолюючі властивості і стає добрим провідником. Напруженість поля, при якій настає іскровий розряд має різне значення в різних газах і залежить від їх стану (Р, t0).

При заданій напрузі між електродами напруженість поля тим менша, чим далі електроди один від одного. Тому чим більша відстань між електродами, тим більша потрібна напруга між ними, щоб настав іскровий пробій газу. Ця напруга є напругою пробою.

Виникнення пробою пояснюється так. У газі завжди є якась кількість іонів та електронів, які виникають від випадкових причин. Але звичайно число їх настільки незначне, що газ практично не проводить електрики. При порівняно невеликх значеннях напруженості поля, які бувають при вивченні несамостійної провідності газів, іони, що рухаються в електриному полі, стикаються з нейтральними молекулами газу так само, як стикаються пружні кулі. При кожному зіткненні частинка, що рухається, передає частинці, яка перебуває в спокої, частину своєї кінетичної енергії, і обидві частинки після удару розлітаються, але ніяк внутрішньо не змінюються. Проте при достатній напруженості поля кінетична енергія нагромадження іоном у проміжку між двома зіткненнями, може бути достатньою, щоб іонізувати нейтральну молекулу при зіткненні. Утворюється новий негативний електрон і позитивно заряджений залишок – іон. Це процес ударної іонізації.

Утворені під впливом ударної іонізації електрони та іони збільшують кількість зарядів у газі, причому, в свою чергу, починають рухатися під впливом електричного поля і можуть спричинити ударну іонізацію нових атомів. Таким чином, цей процес „підсилює сам себе” і іонізація в газі швидко досягає дуже значної величини. Усе явище аналогічне сніговій лавині у горах, для зародження якої буває досить маленької грудки снігу. Тому описаний процес був названий іонною лавиною. Утворення іонної лавини і є процесом іскровою пробою, а мінімальна напруга, при якій виникає іонна лавина, є напругою пробою.

Наприклад, блискавка – красиве, але небезпечне явище природи саме являє собою іскровий розряд в атмосфері. Грім, що виникає після блискавки, має таке саме походження, як і тріск при проскакуванні лабораторної іскри. Саме повітря всередині каналу блискавки сильно розігрівається і розширюються, через що й виникають звукові хвилі. Ці хвилі, відбиваючись від хмар, гір тощо, часто створюють тривалу луну – гуркіт грому.

Отже, при іскровому розряді ми можемо спостерігати багато цікавих явищ природи.