વાયુઓમાં કયા કણો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવે છે. પરિચય

ભૌતિકશાસ્ત્ર પર અમૂર્ત

વિષય પર:

"વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ."

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ.

1. વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ.

બધા વાયુઓ અંદર કુદરતી સ્થિતિઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરશો નહીં. નીચેના અનુભવ પરથી જોઈ શકાય છે:

ચાલો તેની સાથે જોડાયેલ ફ્લેટ કેપેસિટરની ડિસ્ક સાથે ઇલેક્ટ્રોમીટર લઈએ અને તેને ચાર્જ કરીએ. ઓરડાના તાપમાને, જો હવા પૂરતી શુષ્ક હોય, તો કેપેસિટર નોંધપાત્ર રીતે ડિસ્ચાર્જ થતું નથી - ઇલેક્ટ્રોમીટર સોયની સ્થિતિ બદલાતી નથી. ઇલેક્ટ્રોમીટર સોયના ડિફ્લેક્શનના કોણમાં ઘટાડો જોવા માટે, તમારે જરૂર છે ઘણા સમય. આ દર્શાવે છે કે વીજળીડિસ્ક વચ્ચે હવામાં ખૂબ નાનું છે. આ અનુભવ દર્શાવે છે કે હવા વિદ્યુત પ્રવાહનું નબળું વાહક છે.

ચાલો પ્રયોગને સંશોધિત કરીએ: આલ્કોહોલ લેમ્પની જ્યોત સાથે ડિસ્ક વચ્ચેની હવાને ગરમ કરો. પછી ઇલેક્ટ્રોમીટર સોયના વિચલનનો કોણ ઝડપથી ઘટે છે, એટલે કે. કેપેસિટર ડિસ્ક વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત ઘટે છે - કેપેસિટર ડિસ્ચાર્જ થાય છે. પરિણામે, ડિસ્ક વચ્ચે ગરમ હવા વાહક બની છે, અને તેમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સ્થાપિત થાય છે.

વાયુઓના ઇન્સ્યુલેટીંગ ગુણધર્મો એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે તેમની પાસે કોઈ મફત વિદ્યુત શુલ્ક નથી: તેમની કુદરતી સ્થિતિમાં વાયુઓના અણુઓ અને પરમાણુઓ તટસ્થ છે.

2. વાયુઓનું આયનીકરણ.

ઉપર વર્ણવેલ અનુભવ દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ થયેલા કણો વાયુઓમાં દેખાય છે. તેઓ ગેસના અણુઓમાંથી એક અથવા વધુ ઇલેક્ટ્રોનની ટુકડીને કારણે ઉદ્ભવે છે, જેના પરિણામે તટસ્થ અણુને બદલે સકારાત્મક આયન અને ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે. કેટલાક પરિણામી ઇલેક્ટ્રોન અન્ય તટસ્થ અણુઓ દ્વારા કબજે કરી શકાય છે, અને પછી વધુ નકારાત્મક આયનો દેખાશે. ઇલેક્ટ્રોન અને ધન આયનોમાં ગેસના અણુઓના વિભાજનને કહેવામાં આવે છે વાયુઓનું આયનીકરણ.

ગેસને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવું એ નથી એકમાત્ર રસ્તોગેસના અણુઓ અથવા અણુઓનું આયનીકરણ. ગેસ આયનીકરણ વિવિધ બાહ્ય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના પ્રભાવ હેઠળ થઈ શકે છે: ગેસની મજબૂત ગરમી, એક્સ-રે, a-, b- અને g-કિરણો કિરણોત્સર્ગી સડો, કોસ્મિક કિરણો, ઝડપી ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોન અથવા આયનો દ્વારા ગેસના અણુઓ પર તોપમારો. ગેસ આયનીકરણનું કારણ બને તેવા પરિબળો કહેવામાં આવે છે ionizersઆયનીકરણ પ્રક્રિયાની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા છે આયનીકરણની તીવ્રતા,એકમ સમય દીઠ ગેસના એકમ જથ્થામાં ઉદ્ભવતા વિપરીત ચિહ્નના ચાર્જ થયેલા કણોની જોડીની સંખ્યા દ્વારા માપવામાં આવે છે.

અણુના આયનીકરણ માટે ચોક્કસ ઉર્જા - આયનીકરણ ઉર્જાનો ખર્ચ જરૂરી છે. અણુ (અથવા પરમાણુ) આયનીકરણ કરવા માટે, બહાર નીકળેલા ઇલેક્ટ્રોન અને અણુ (અથવા પરમાણુ) ના બાકીના કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો સામે કામ કરવું જરૂરી છે. આ કાર્યને આયનીકરણ કાર્ય A i કહેવામાં આવે છે. આયનીકરણ કાર્યની માત્રા ગેસની રાસાયણિક પ્રકૃતિ અને અણુ અથવા પરમાણુમાં બહાર નીકળેલા ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જા સ્થિતિ પર આધારિત છે.

ionizer કામ કરવાનું બંધ કરી દે તે પછી, સમય જતાં ગેસમાં આયનોની સંખ્યા ઘટતી જાય છે અને છેવટે આયનો એકસાથે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આયનોની અદ્રશ્યતા એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન થર્મલ ગતિમાં ભાગ લે છે અને તેથી એકબીજા સાથે અથડાય છે. જ્યારે સકારાત્મક આયન અને ઇલેક્ટ્રોન અથડાય છે, ત્યારે તેઓ તટસ્થ અણુમાં ફરીથી જોડાઈ શકે છે. તેવી જ રીતે, જ્યારે સકારાત્મક અને નકારાત્મક આયન અથડાય છે, ત્યારે નકારાત્મક આયન તેના વધારાના ઇલેક્ટ્રોનને સકારાત્મક આયનને આપી શકે છે અને બંને આયન તટસ્થ અણુ બની જશે. આયનોના પરસ્પર નિષ્ક્રિયકરણની આ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે આયનોનું પુનઃસંયોજન.જ્યારે સકારાત્મક આયન અને ઇલેક્ટ્રોન અથવા બે આયનો પુનઃસંયોજિત થાય છે, ત્યારે ચોક્કસ ઉર્જા મુક્ત થાય છે, જે આયનીકરણ પર ખર્ચવામાં આવતી ઊર્જા જેટલી હોય છે. આંશિક રીતે તે પ્રકાશના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, અને તેથી આયનોનું પુનઃસંયોજન ગ્લો (પુનઃસંયોજન ગ્લો) સાથે છે.

વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જની ઘટનામાં, ઇલેક્ટ્રોનની અસર દ્વારા અણુઓનું આયનીકરણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ પ્રક્રિયા એ હકીકતમાં સમાવિષ્ટ છે કે તટસ્થ અણુ સાથે અથડામણ પર, પર્યાપ્ત ગતિ ઊર્જા સાથેનું ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોન, તેમાંથી એક અથવા વધુ અણુ ઇલેક્ટ્રોનને પછાડે છે, જેના પરિણામે તટસ્થ અણુ હકારાત્મક આયનમાં ફેરવાય છે, અને નવા ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે. ગેસમાં (આ પછી ચર્ચા કરવામાં આવશે).

નીચે આપેલ કોષ્ટક કેટલાક અણુઓની આયનીકરણ ઊર્જા આપે છે.

3. વાયુઓની વિદ્યુત વાહકતાની પદ્ધતિ.

વાયુઓની વાહકતાની પદ્ધતિ ઉકેલોની વાહકતા અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના પીગળવાની પદ્ધતિ જેવી જ છે. બાહ્ય ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં, તટસ્થ અણુઓની જેમ ચાર્જ થયેલા કણો અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે. જો આયનો અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન પોતાને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં શોધે છે, તો તેઓ એક દિશામાં આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે અને વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવે છે.

આમ, ગેસમાંનો વિદ્યુત પ્રવાહ કેથોડ તરફ સકારાત્મક આયનોની નિર્દેશિત હિલચાલ અને એનોડ તરફ નકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ગેસના કુલ પ્રવાહમાં ચાર્જ થયેલા કણોના બે પ્રવાહો હોય છે: એનોડ તરફ જતો પ્રવાહ અને કેથોડ તરફ નિર્દેશિત પ્રવાહ.

ચાર્જ થયેલા કણોનું નિષ્ક્રિયકરણ ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર થાય છે, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલો અને પીગળીને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થાય છે. જો કે, વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર કોઈ પદાર્થોનું પ્રકાશન થતું નથી, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં થાય છે. ગેસ આયનો, ઇલેક્ટ્રોડ્સની નજીક આવે છે, તેમને તેમના ચાર્જ આપે છે, તટસ્થ પરમાણુઓમાં ફેરવાય છે અને ગેસમાં પાછા ફેલાય છે.

આયનાઈઝ્ડ વાયુઓ અને ઈલેક્ટ્રોલાઈટ સોલ્યુશન્સ (મેલ્ટ્સ) ની વિદ્યુત વાહકતામાં બીજો તફાવત એ છે કે જ્યારે વાયુઓમાંથી વર્તમાન પસાર થાય છે ત્યારે નકારાત્મક ચાર્જ મુખ્યત્વે નકારાત્મક આયન દ્વારા નહીં, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે, જોકે નકારાત્મક આયનોને કારણે વાહકતા પણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

આમ, વાયુઓ ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતાને જોડે છે, ધાતુઓની જેમ, આયનીય વાહકતા સાથે, વાહકતા સમાન જલીય ઉકેલોઅને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઓગળે છે.

4. બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ.

ગેસ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરવાની પ્રક્રિયાને ગેસ ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. જો ગેસની વિદ્યુત વાહકતા બાહ્ય આયનાઇઝર્સ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, તો તેમાં ઉદ્ભવતા વિદ્યુત પ્રવાહને કહેવામાં આવે છે. બિન-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ.બાહ્ય ionizers ની ક્રિયાના સમાપ્તિ સાથે, બિન-સ્વ-નિર્ભર સ્રાવ બંધ થાય છે. બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ ગેસ ગ્લો સાથે નથી.

નીચે ગેસમાં બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ દરમિયાન વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની નિર્ભરતાનો ગ્રાફ છે. આલેખને કાવતરું કરવા માટે, કાચમાં સીલ કરેલા બે મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે કાચની નળીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે સાંકળ એસેમ્બલ કરવામાં આવી છે.

ચોક્કસ વોલ્ટેજ પર, એક ક્ષણ આવે છે જ્યારે આયોનાઇઝર પ્રતિ સેકન્ડ દ્વારા ગેસમાં બનેલા તમામ ચાર્જ કણો તે જ સમય દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે. વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો હવે સ્થાનાંતરિત આયનોની સંખ્યામાં વધારો તરફ દોરી શકશે નહીં. વર્તમાન સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે (ગ્રાફ 1 નો આડો વિભાગ).

5. સ્વ-સમાયેલ ગેસ સ્રાવ.

બાહ્ય આયનાઇઝર કામ કરવાનું બંધ કરી દે તે પછી ગેસમાં વિદ્યુત સ્રાવ ચાલુ રહે છે તેને કહેવાય છે. સ્વતંત્ર ગેસ સ્રાવ. તેના અમલીકરણ માટે, તે જરૂરી છે કે ડિસ્ચાર્જના પરિણામે, ગેસમાં મફત શુલ્ક સતત રચાય છે. તેમની ઘટનાનો મુખ્ય સ્ત્રોત ગેસ પરમાણુઓની અસર આયનીકરણ છે.

જો, સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચ્યા પછી, અમે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતને વધારવાનું ચાલુ રાખીએ છીએ, તો પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા વોલ્ટેજ પર વર્તમાન તાકાત તીવ્રપણે વધવાનું શરૂ કરશે (ગ્રાફ 2).

આનો અર્થ એ છે કે ગેસમાં વધારાના આયનો દેખાય છે, જે આયનાઇઝરની ક્રિયાને કારણે રચાય છે. વર્તમાન તાકાત સેંકડો અને હજારો ગણી વધી શકે છે, અને ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન પેદા થતા ચાર્જ થયેલા કણોની સંખ્યા એટલી મોટી થઈ શકે છે કે ડિસ્ચાર્જ જાળવવા માટે હવે બાહ્ય ionizerની જરૂર રહેશે નહીં. તેથી, ionizer હવે દૂર કરી શકાય છે.

ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર વર્તમાનમાં તીવ્ર વધારો થવાના કારણો શું છે? ચાલો આપણે બાહ્ય આયનાઇઝરની ક્રિયાને કારણે બનેલા ચાર્જ થયેલા કણો (એક ધન આયન અને ઇલેક્ટ્રોન)ની કોઈપણ જોડીને ધ્યાનમાં લઈએ. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન જે આ રીતે દેખાય છે તે હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ - એનોડ અને હકારાત્મક આયન - કેથોડ તરફ જવાનું શરૂ કરે છે. તેના માર્ગમાં, ઇલેક્ટ્રોન આયનો અને તટસ્થ અણુઓનો સામનો કરે છે. બે અનુગામી અથડામણો વચ્ચેના અંતરાલોમાં, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દળોના કાર્યને કારણે ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જા વધે છે.

ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત જેટલો મોટો છે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત વધારે છે. આગામી અથડામણ પહેલાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા ક્ષેત્રની શક્તિ અને ઇલેક્ટ્રોનના સરેરાશ મુક્ત માર્ગના પ્રમાણસર છે: MV 2 /2=eEl. જો ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા કાર્ય A i કરતાં વધી જાય જે તટસ્થ અણુ (અથવા પરમાણુ) ને આયનીકરણ કરવા માટે કરવું આવશ્યક છે, એટલે કે. MV 2 >A i, પછી જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન અણુ (અથવા પરમાણુ) સાથે અથડાય છે, ત્યારે તે આયનીકરણ થાય છે. પરિણામે, એક ઇલેક્ટ્રોનને બદલે, બે દેખાય છે (એક જે અણુ પર પ્રહાર કરે છે અને એક જે અણુમાંથી ફાટી જાય છે). તેઓ બદલામાં, ક્ષેત્રમાં ઊર્જા મેળવે છે અને આવનારા અણુઓ વગેરેને આયનીકરણ કરે છે. પરિણામે, ચાર્જ થયેલા કણોની સંખ્યા ઝડપથી વધે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત થાય છે. વર્ણવેલ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોન અસર દ્વારા આયનીકરણ.

પરંતુ એકલા ઇલેક્ટ્રોન પ્રભાવ દ્વારા આયનીકરણ સ્વતંત્ર ચાર્જની જાળવણીની ખાતરી કરી શકતું નથી. ખરેખર, આ રીતે પેદા થયેલા તમામ ઈલેક્ટ્રોન એનોડ તરફ જાય છે અને એનોડ પર પહોંચ્યા પછી, "ગેમમાંથી દૂર થઈ જાય છે." ડિસ્ચાર્જ જાળવવા માટે, કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરવું આવશ્યક છે ("ઉત્સર્જન" નો અર્થ "ઉત્સર્જન"). ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન ઘણા કારણોસર થઈ શકે છે.

તટસ્થ અણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની અથડામણ દરમિયાન રચાયેલા હકારાત્મક આયનો, જ્યારે કેથોડ તરફ આગળ વધે છે, ત્યારે ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ઉચ્ચ ગતિ ઊર્જા મેળવે છે. જ્યારે આવા ઝડપી આયનો કેથોડને અથડાવે છે, ત્યારે કેથોડની સપાટી પરથી ઈલેક્ટ્રોન બહાર નીકળી જાય છે.

વધુમાં, જ્યારે ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય ત્યારે કેથોડ ઈલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે. આ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન.તે ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું બાષ્પીભવન તરીકે વિચારી શકાય છે. ઘણા ઘન પદાર્થોમાં, થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન એવા તાપમાને થાય છે કે જ્યાં પદાર્થનું બાષ્પીભવન હજી ઓછું હોય છે. આવા પદાર્થોનો ઉપયોગ કેથોડ્સ બનાવવા માટે થાય છે.

સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, કેથોડની ગરમી હકારાત્મક આયનો સાથે તેના બોમ્બમાર્ગને કારણે થઈ શકે છે. જો આયન ઉર્જા ખૂબ વધારે ન હોય, તો કેથોડમાંથી ઈલેક્ટ્રોન પછાડવામાં આવતા નથી અને થર્મિઓનિક ઉત્સર્જનને કારણે ઈલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે.

6. સ્વ-ડિસ્ચાર્જના વિવિધ પ્રકારો અને તેમની તકનીકી એપ્લિકેશનો.

ગેસના ગુણધર્મો અને સ્થિતિના આધારે, ઇલેક્ટ્રોડ્સની પ્રકૃતિ અને સ્થાન તેમજ ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર લાગુ વોલ્ટેજ પર, જુદા જુદા પ્રકારોસ્વતંત્ર સ્રાવ. ચાલો તેમાંથી થોડાક જોઈએ.

એ. ગ્લો ડિસ્ચાર્જ.

ખાતે વાયુઓમાં ગ્લો ડિસ્ચાર્જ જોવા મળે છે નીચા દબાણોપારાના કેટલાક મિલીમીટર કે તેથી ઓછાના ક્રમમાં. જો આપણે ગ્લો ડિસ્ચાર્જવાળી ટ્યુબને ધ્યાનમાં લઈએ, તો આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે ગ્લો ડિસ્ચાર્જના મુખ્ય ભાગો છે કેથોડ શ્યામ જગ્યા,તેનાથી ખૂબ જ દૂર નકારાત્મકઅથવા ધૂમ્રપાન કરતી ચમક,જે ધીમે ધીમે આ વિસ્તારમાં જાય છે ફેરાડે અંધારી જગ્યા.આ ત્રણ પ્રદેશો સ્રાવનો કેથોડ ભાગ બનાવે છે, ત્યારબાદ ડિસ્ચાર્જનો મુખ્ય તેજસ્વી ભાગ છે, જે તેને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોઅને બોલાવ્યા હકારાત્મક કૉલમ.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જ જાળવવામાં મુખ્ય ભૂમિકા તેના કેથોડ ભાગના પ્રથમ બે પ્રદેશો દ્વારા ભજવવામાં આવે છે. લાક્ષણિક લક્ષણઆ પ્રકારનો સ્રાવ છે તીવ્ર ઘટાડોકેથોડની નજીક સંભવિત, જે કેથોડની નજીક આયનોની હિલચાલની પ્રમાણમાં ઓછી ઝડપને કારણે, I અને II પ્રદેશોની સીમા પર હકારાત્મક આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા સાથે સંકળાયેલ છે. કેથોડની અંધારાવાળી જગ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન અને ધન આયનોનું મજબૂત પ્રવેગ છે, કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડી દે છે. સ્મોલ્ડરિંગ ગ્લોના પ્રદેશમાં, ઇલેક્ટ્રોન ગેસના અણુઓનું તીવ્ર અસર આયનીકરણ ઉત્પન્ન કરે છે અને તેમની ઊર્જા ગુમાવે છે. અહીં સકારાત્મક આયનો રચાય છે, જે સ્રાવ જાળવવા માટે જરૂરી છે. આ પ્રદેશમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત ઓછી છે. ગ્લો મુખ્યત્વે આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનના પુનઃસંયોજનને કારણે થાય છે. કેથોડ ડાર્ક સ્પેસની હદ ગેસ અને કેથોડ સામગ્રીના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

સકારાત્મક સ્તંભના ક્ષેત્રમાં, ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની સાંદ્રતા લગભગ સમાન અને ખૂબ ઊંચી હોય છે, જે હકારાત્મક સ્તંભની ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા અને તેમાં સંભવિતતામાં થોડો ઘટાડોનું કારણ બને છે. હકારાત્મક સ્તંભની ગ્લો ઉત્તેજિત ગેસ પરમાણુઓની ગ્લો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. એનોડની નજીક, સંભવિતમાં પ્રમાણમાં તીવ્ર ફેરફાર ફરીથી જોવા મળે છે, જે હકારાત્મક આયનો ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલ છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, હકારાત્મક કૉલમ અલગ તેજસ્વી વિસ્તારોમાં વિભાજિત થાય છે - સ્તર,અંધારાવાળી જગ્યાઓ દ્વારા અલગ.

સકારાત્મક સ્તંભ ગ્લો ડિસ્ચાર્જને જાળવવામાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવતું નથી, તેથી, જ્યારે ટ્યુબના ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનું અંતર ઘટે છે, ત્યારે હકારાત્મક સ્તંભની લંબાઈ ઓછી થાય છે અને તે સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ શકે છે. કેથોડ ડાર્ક સ્પેસની લંબાઈ સાથે પરિસ્થિતિ અલગ છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ એકબીજાની નજીક આવે ત્યારે બદલાતી નથી. જો ઈલેક્ટ્રોડ્સ એટલા નજીક આવે કે તેમની વચ્ચેનું અંતર કેથોડ ડાર્ક સ્પેસની લંબાઈ કરતા ઓછું થઈ જાય, તો ગેસમાં ગ્લો ડિસ્ચાર્જ બંધ થઈ જશે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે, અન્ય વસ્તુઓ સમાન હોવાને કારણે, કેથોડ ડાર્ક સ્પેસની લંબાઈ d ગેસના દબાણના વિપરિત પ્રમાણમાં છે. પરિણામે, પૂરતા પ્રમાણમાં ઓછા દબાણે, ધન આયનો દ્વારા કેથોડમાંથી બહાર ફેંકાયેલા ઈલેક્ટ્રોન લગભગ તેના પરમાણુઓ સાથે અથડાયા વિના ગેસમાંથી પસાર થાય છે, રચના કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનિક, અથવા કેથોડ કિરણો .

ગ્લો ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ ગેસ-લાઇટ ટ્યુબ, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ, વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર્સ અને ઇલેક્ટ્રોન અને આયન બીમ બનાવવા માટે થાય છે. જો કેથોડમાં સ્લિટ બનાવવામાં આવે છે, તો સાંકડી આયન બીમ, જેને ઘણીવાર કહેવામાં આવે છે ચેનલ બીમ.વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી ઘટના કેથોડ સ્પુટરિંગ, એટલે કે સકારાત્મક આયનોની ક્રિયા હેઠળ કેથોડ સપાટીનો નાશ. કેથોડ સામગ્રીના અલ્ટ્રામાઇક્રોસ્કોપિક ટુકડાઓ સીધી રેખાઓમાં બધી દિશામાં ઉડે છે અને ટ્યુબમાં મૂકવામાં આવેલા શરીરની સપાટી (ખાસ કરીને ડાઇલેક્ટ્રિક્સ) ને પાતળા સ્તરથી આવરી લે છે. આ રીતે, સંખ્યાબંધ ઉપકરણો માટે અરીસાઓ બનાવવામાં આવે છે, અને ધાતુના પાતળા સ્તરને સેલેનિયમ ફોટોસેલ્સ પર લાગુ કરવામાં આવે છે.

બી. કોરોના ડિસ્ચાર્જ.

જ્યારે કોરોના ડિસ્ચાર્જ થાય છે સામાન્ય દબાણઅત્યંત અસંગત ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં સ્થિત ગેસમાં (ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાઇનની ટીપ્સ અથવા વાયરની નજીક). કોરોના ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, ગેસ આયનીકરણ અને ગ્લો ફક્ત કોરોના ઇલેક્ટ્રોડની નજીક જ થાય છે. કેથોડ કોરોના (નકારાત્મક કોરોના) ના કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન કે જે ગેસના પરમાણુઓના આયનીકરણને અસર કરે છે જ્યારે હકારાત્મક આયનો સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે ત્યારે કેથોડમાંથી બહાર ફેંકાઈ જાય છે. જો એનોડ કોરોના (પોઝિટિવ કોરોના) હોય, તો એનોડની નજીકના ગેસના ફોટોયોનાઇઝેશનને કારણે ઇલેક્ટ્રોનની રચના થાય છે. કોરોના એ એક હાનિકારક ઘટના છે જે વર્તમાન લિકેજ અને વિદ્યુત ઉર્જાના નુકશાન સાથે છે. કોરોનાના નુકસાનને ઘટાડવા માટે, વાહકની વક્રતાની ત્રિજ્યામાં વધારો કરવામાં આવે છે, અને તેમની સપાટીને શક્ય તેટલી સરળ બનાવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા વોલ્ટેજ પર, કોરોના ડિસ્ચાર્જ સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જમાં ફેરવાય છે.

વધેલા વોલ્ટેજ પર, ટોચ પરનો કોરોના ડિસ્ચાર્જ છેડામાંથી નીકળતી અને સમયસર બદલાતી પ્રકાશ રેખાઓનું સ્વરૂપ લે છે. આ રેખાઓ, જેમાં સંખ્યાબંધ કિંક અને વળાંકો હોય છે, તે બ્રશની સમાનતા બનાવે છે, જેના પરિણામે આવા સ્રાવ કહેવામાં આવે છે. કાર્પલ .

ચાર્જ થયેલ ગર્જના વાદળ તેની નીચે પૃથ્વીની સપાટી પર વિપરીત ચિહ્નના વિદ્યુત ચાર્જને પ્રેરિત કરે છે. ખાસ કરીને મોટા ચાર્જ ટીપ્સ પર એકઠા થાય છે. તેથી, વાવાઝોડા પહેલા અથવા તે દરમિયાન, પ્રકાશના ફૂમડા જેવા શંકુઓ ઘણી વખત ખૂબ ઊંચી વસ્તુઓના બિંદુઓ અને તીક્ષ્ણ ખૂણાઓ પર ચમકતા હોય છે. પ્રાચીન સમયથી, આ ગ્લોને સેન્ટ એલ્મોની આગ કહેવામાં આવે છે.

ક્લાઇમ્બર્સ ખાસ કરીને ઘણીવાર આ ઘટનાના સાક્ષી હોય છે. કેટલીકવાર ફક્ત ધાતુની વસ્તુઓ જ નહીં, પણ માથા પરના વાળના છેડા પણ નાના તેજસ્વી ટેસેલ્સથી શણગારવામાં આવે છે.

હાઈ વોલ્ટેજ સાથે કામ કરતી વખતે કોરોના ડિસ્ચાર્જને ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ. જો બહાર નીકળેલા ભાગો અથવા ખૂબ પાતળા વાયર હોય, તો કોરોના ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે. જેના કારણે પાવર લીકેજ થાય છે. ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ લાઇનનું વોલ્ટેજ જેટલું ઊંચું છે, વાયર જેટલા જાડા હોવા જોઈએ.

સી. સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જમાં તેજસ્વી ઝિગઝેગ બ્રાન્ચિંગ થ્રેડો-ચેનલોનો દેખાવ હોય છે જે ડિસ્ચાર્જ ગેપમાં પ્રવેશ કરે છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે, તેના સ્થાને નવા આવે છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ ચેનલો વધવા લાગે છે, ક્યારેક પોઝિટિવ ઈલેક્ટ્રોડમાંથી, ક્યારેક નેગેટિવમાંથી અને ક્યારેક ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના કોઈ બિંદુથી. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જના કિસ્સામાં અસર દ્વારા આયનીકરણ ગેસના સમગ્ર જથ્થામાં થતું નથી, પરંતુ તે સ્થાનોમાંથી પસાર થતી વ્યક્તિગત ચેનલો દ્વારા થાય છે જેમાં આયન સાંદ્રતા આકસ્મિક રીતે સૌથી વધુ હોય છે. સ્પાર્ક સ્રાવ પ્રકાશન સાથે છે મોટી માત્રામાંહૂંફ, તેજસ્વી ગેસ ગ્લો, કર્કશ અથવા ગર્જના. આ તમામ ઘટનાઓ ઇલેક્ટ્રોન અને આયન હિમપ્રપાતને કારણે થાય છે જે સ્પાર્ક ચેનલોમાં થાય છે અને દબાણમાં ભારે વધારો, 10 7 ¸ 10 8 Pa સુધી પહોંચે છે અને તાપમાનમાં 10,000 ° સે સુધીનો વધારો થાય છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનું એક વિશિષ્ટ ઉદાહરણ વીજળી છે. મુખ્ય લાઈટનિંગ ચેનલનો વ્યાસ 10 થી 25 સેમી છે, અને વીજળીની લંબાઈ ઘણા કિલોમીટર સુધી પહોંચી શકે છે. લાઈટનિંગ પલ્સની મહત્તમ વર્તમાન શક્તિ દસ અને હજારો એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે.

જ્યારે ડિસ્ચાર્જ ગેપ ટૂંકો હોય છે, ત્યારે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ એનોડના ચોક્કસ વિનાશનું કારણ બને છે, જેને કહેવાય છે ધોવાણ. આ ઘટનાનો ઉપયોગ કટીંગ, ડ્રિલિંગ અને અન્ય પ્રકારની ચોકસાઇ મેટલ પ્રોસેસિંગની ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક પદ્ધતિમાં કરવામાં આવ્યો હતો.

સ્પાર્ક ગેપનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિકલ ટ્રાન્સમિશન લાઈનો (ઉદાહરણ તરીકે, ટેલિફોન લાઈનો)માં સર્જ પ્રોટેક્ટર તરીકે થાય છે. જો લાઇનની નજીકથી ટૂંકા ગાળાનો મજબૂત પ્રવાહ પસાર થાય છે, તો આ લાઇનના વાયરમાં વોલ્ટેજ અને કરંટ પ્રેરિત થાય છે, જે વિદ્યુત સ્થાપનને નષ્ટ કરી શકે છે અને માનવ જીવન માટે જોખમી છે. આને અવગણવા માટે, ખાસ ફ્યુઝનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં બે વક્ર ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે, જેમાંથી એક લાઇન સાથે જોડાયેલ હોય છે અને બીજો ગ્રાઉન્ડેડ હોય છે. જો જમીનની સાપેક્ષ રેખાની સંભવિતતા ખૂબ વધે છે, તો પછી ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ થાય છે, જે, તેના દ્વારા ગરમ હવા સાથે, વધે છે, લંબાય છે અને તૂટી જાય છે.

છેલ્લે, ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્કનો ઉપયોગ મોટા સંભવિત તફાવતોને માપવા માટે થાય છે બોલ એરેસ્ટર, જેમાંથી ઇલેક્ટ્રોડ્સ પોલિશ્ડ સપાટીવાળા બે ધાતુના દડા છે. દડાઓ અલગ-અલગ ખસેડવામાં આવે છે અને તેમના પર માપેલ સંભવિત તફાવત લાગુ કરવામાં આવે છે. પછી દડાને એકબીજાની નજીક લાવવામાં આવે છે જ્યાં સુધી તેમની વચ્ચે સ્પાર્ક કૂદકો ન મારે. દડાનો વ્યાસ, તેમની વચ્ચેનું અંતર, દબાણ, તાપમાન અને હવામાં ભેજ જાણીને, ખાસ કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને દડાઓ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત શોધો. આ પદ્ધતિ થોડા ટકાની ચોકસાઈ સાથે હજારો વોલ્ટના ક્રમના સંભવિત તફાવતોને માપી શકે છે.

ડી. આર્ક ડિસ્ચાર્જ.

1802 માં વી.વી. પેટ્રોવ દ્વારા આર્ક ડિસ્ચાર્જની શોધ કરવામાં આવી હતી. આ ડિસ્ચાર્જ એ ગેસ ડિસ્ચાર્જના સ્વરૂપોમાંનું એક છે, જે ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પ્રમાણમાં ઓછા વોલ્ટેજ (કેટલાક દસ વોલ્ટના ક્રમમાં) પર કરવામાં આવે છે. આર્ક ડિસ્ચાર્જનું મુખ્ય કારણ ગરમ કેથોડમાંથી થર્મિઓનિક ઇલેક્ટ્રોનનું તીવ્ર ઉત્સર્જન છે. આ ઈલેક્ટ્રોન્સ વેગ આપે છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રઅને ગેસના અણુઓનું અસર આયનીકરણ ઉત્પન્ન કરે છે, જેના કારણે વિદ્યુત પ્રતિકારઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનો ગેસ ગેપ પ્રમાણમાં નાનો છે. જો તમે બાહ્ય સર્કિટનો પ્રતિકાર ઓછો કરો છો અને આર્ક ડિસ્ચાર્જ વર્તમાનમાં વધારો કરો છો, તો ગેસ ગેપની વાહકતા એટલી વધી જશે કે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનું વોલ્ટેજ ઘટશે. તેથી, તેઓ કહે છે કે આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં ઘટાડો વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા છે. મુ વાતાવરણ નુ દબાણકેથોડનું તાપમાન 3000 °C સુધી પહોંચે છે. ઇલેક્ટ્રોન એનોડ પર બોમ્બમારો કરે છે, તેમાં ડિપ્રેશન (ખાડો) બનાવે છે અને તેને ગરમ કરે છે. ખાડોનું તાપમાન લગભગ 4000 °C છે, અને ઉચ્ચ હવાના દબાણ પર તે 6000-7000 °C સુધી પહોંચે છે. આર્ક ડિસ્ચાર્જ ચેનલમાં ગેસનું તાપમાન 5000-6000 °C સુધી પહોંચે છે, તેથી તેમાં તીવ્ર થર્મલ આયનીકરણ થાય છે.

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, આર્ક ડિસ્ચાર્જ પ્રમાણમાં નીચા કેથોડ તાપમાને જોવા મળે છે (ઉદાહરણ તરીકે, મર્ક્યુરી આર્ક લેમ્પમાં).

1876 ​​માં, પી.એન. યાબ્લોચકોવ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે ઇલેક્ટ્રિક આર્કનો ઉપયોગ કરનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હતા. "યાબ્લોચકોવ મીણબત્તી" માં કોલસાને સમાંતર ગોઠવવામાં આવ્યા હતા અને વળાંકવાળા સ્તર દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યા હતા, અને તેમના છેડા વાહક "ઇગ્નીશન બ્રિજ" દ્વારા જોડાયેલા હતા. જ્યારે કરંટ ચાલુ કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે ઇગ્નીશન બ્રિજ બળી ગયો હતો અને કોલસા વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક આર્ક રચાયો હતો. જેમ જેમ કોલસો બળી ગયો તેમ, ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર બાષ્પીભવન થઈ ગયું.

આર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ આજે પણ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સ્પોટલાઇટ્સ અને પ્રોજેક્શન ઉપકરણોમાં.

ગરમીઆર્ક ડિસ્ચાર્જ તેને આર્ક ફર્નેસના બાંધકામ માટે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે. હાલમાં, વર્તમાન દ્વારા સંચાલિત આર્ક ભઠ્ઠીઓ ખૂબ જ છે મહાન તાકાત, સંખ્યાબંધ ઉદ્યોગોમાં વપરાય છે: સ્ટીલ, કાસ્ટ આયર્ન, ફેરો એલોય, બ્રોન્ઝ, કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ, નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ વગેરેનું ઉત્પાદન કરવા માટે.

1882માં, એન.એન. બેનાર્ડોસે સૌપ્રથમ ધાતુને કાપવા અને વેલ્ડિંગ માટે આર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કર્યો હતો. સ્થિર કાર્બન ઇલેક્ટ્રોડ અને ધાતુ વચ્ચેનો સ્રાવ બે મેટલ શીટ (અથવા પ્લેટો) ના જંકશનને ગરમ કરે છે અને તેને વેલ્ડ કરે છે. બેનાર્ડોસે ધાતુની પ્લેટો કાપવા અને તેમાં છિદ્રો બનાવવા માટે સમાન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. 1888 માં, એન.જી. સ્લેવ્યાનોવે આ વેલ્ડીંગ પદ્ધતિમાં સુધારો કર્યો, કાર્બન ઇલેક્ટ્રોડને મેટલ સાથે બદલીને.

આર્ક ડિસ્ચાર્જને પારાના રેક્ટિફાયરમાં એપ્લિકેશન મળી છે, જે વૈકલ્પિક વિદ્યુત પ્રવાહને સીધા પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

ઇ. પ્લાઝમા.

પ્લાઝ્મા એ આંશિક અથવા સંપૂર્ણ આયનાઈઝ્ડ ગેસ છે જેમાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કની ઘનતા લગભગ સમાન હોય છે. આમ, એકંદરે પ્લાઝ્મા એક વિદ્યુત તટસ્થ સિસ્ટમ છે.

પ્લાઝ્માની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા એ આયનીકરણની ડિગ્રી છે. પ્લાઝ્મા ionization a ની ડિગ્રી એ ચાર્જ થયેલ કણોની વોલ્યુમ સાંદ્રતા અને કણોની કુલ વોલ્યુમ સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર છે. આયનીકરણની ડિગ્રીના આધારે, પ્લાઝ્મા વિભાજિત થાય છે નબળા આયનાઇઝ્ડ(a ટકાનો અપૂર્ણાંક છે), આંશિક રીતે આયનોઈઝ્ડ (એ ઘણા ટકાના ક્રમ પર છે) અને સંપૂર્ણપણે આયનોઈઝ્ડ (a 100% ની નજીક છે). માં નબળું આયનાઇઝ્ડ પ્લાઝ્મા કુદરતી પરિસ્થિતિઓવાતાવરણના ઉપલા સ્તરો છે - આયનોસ્ફિયર. સૂર્ય, ગરમ તારાઓ અને કેટલાક તારાઓ વચ્ચેના વાદળો સંપૂર્ણ રીતે આયોનાઇઝ્ડ પ્લાઝ્મા છે જે ઊંચા તાપમાને બને છે.

સરેરાશ ઊર્જા વિવિધ પ્રકારોકણો કે જે પ્લાઝ્મા બનાવે છે તે એક બીજાથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે. તેથી, પ્લાઝમાને એક તાપમાન મૂલ્ય T દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાતું નથી; તફાવત કરવો ઇલેક્ટ્રોન તાપમાન T e, આયન તાપમાન T i (અથવા આયન તાપમાન જો પ્લાઝ્મામાં અનેક પ્રકારના આયનો હોય તો) અને તટસ્થ અણુ T a (તટસ્થ ઘટક) નું તાપમાન. આવા પ્લાઝમાને બિન-ઇસોથર્મલ કહેવામાં આવે છે, ઇસોથર્મલ પ્લાઝ્માથી વિપરીત, જેમાં તમામ ઘટકોનું તાપમાન સમાન હોય છે.

પ્લાઝમાને ઉચ્ચ તાપમાનમાં પણ વિભાજિત કરવામાં આવે છે (T i » 10 6 -10 8 K અને વધુ) અને નીચા તાપમાન!!! (તિ<=10 5 К). Это условное разделение связано с особой влажностью высокотемпературной плазмы в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза.

પ્લાઝમામાં સંખ્યાબંધ વિશિષ્ટ ગુણધર્મો છે, જે આપણને તેને પદાર્થની વિશેષ ચોથી અવસ્થા તરીકે ધ્યાનમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે.

તેમની ઉચ્ચ ગતિશીલતાને લીધે, ચાર્જ્ડ પ્લાઝ્મા કણો સરળતાથી ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધે છે. તેથી, સમાન ચાર્જ સાઇનના કણોના સંચયને કારણે પ્લાઝ્માના વ્યક્તિગત વિસ્તારોની વિદ્યુત તટસ્થતાના કોઈપણ ઉલ્લંઘનને ઝડપથી દૂર કરવામાં આવે છે. જ્યાં સુધી વિદ્યુત તટસ્થતા પુનઃસ્થાપિત ન થાય અને વિદ્યુત ક્ષેત્ર શૂન્ય ન થાય ત્યાં સુધી પરિણામી વિદ્યુત ક્ષેત્રો ચાર્જ થયેલા કણોને ખસેડે છે. તટસ્થ ગેસથી વિપરીત, જે પરમાણુઓ વચ્ચે ટૂંકા અંતરના દળો હોય છે, કુલોમ્બ દળો પ્લાઝમાના ચાર્જ થયેલા કણો વચ્ચે કાર્ય કરે છે, જે અંતર સાથે પ્રમાણમાં ધીમે ધીમે ઘટે છે. દરેક કણ એક સાથે મોટી સંખ્યામાં આસપાસના કણો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આને કારણે, અસ્તવ્યસ્ત થર્મલ ગતિ સાથે, પ્લાઝ્મા કણો વિવિધ ક્રમબદ્ધ હલનચલનમાં ભાગ લઈ શકે છે. પ્લાઝમામાં વિવિધ પ્રકારના ઓસિલેશન અને તરંગો સરળતાથી ઉત્તેજિત થાય છે.

પ્લાઝ્મા વાહકતા વધે છે કારણ કે આયનીકરણની ડિગ્રી વધે છે. ઊંચા તાપમાને, સંપૂર્ણ ionized પ્લાઝ્મા તેની વાહકતામાં સુપરકન્ડક્ટરનો સંપર્ક કરે છે.

નીચા-તાપમાનના પ્લાઝ્માનો ઉપયોગ ગેસ-ડિસ્ચાર્જ પ્રકાશ સ્રોતોમાં થાય છે - જાહેરાતના સંકેતો માટે લ્યુમિનસ ટ્યુબમાં, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સમાં. ગેસ-ડિસ્ચાર્જ લેમ્પ્સનો ઉપયોગ ઘણા ઉપકરણોમાં થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ લેસર્સમાં - ક્વોન્ટમ લાઇટ સ્ત્રોતો.

ઉચ્ચ-તાપમાન પ્લાઝ્માનો ઉપયોગ મેગ્નેટોહાઇડ્રોડાયનેમિક જનરેટરમાં થાય છે.

તાજેતરમાં, એક નવું ઉપકરણ બનાવવામાં આવ્યું હતું - પ્લાઝમેટ્રોન. પ્લાઝ્મા મશાલ ગાઢ નીચા-તાપમાન પ્લાઝ્માના શક્તિશાળી જેટ બનાવે છે, જેનો ઉપયોગ ટેકનોલોજીના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે: ધાતુઓને કાપવા અને વેલ્ડિંગ કરવા, સખત ખડકોમાં કૂવાઓ ડ્રિલિંગ વગેરે માટે.

વપરાયેલ સાહિત્યની સૂચિ:

1) ભૌતિકશાસ્ત્ર: ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ. 10-11 ગ્રેડ: પાઠયપુસ્તક. ભૌતિકશાસ્ત્ર/જીના ઊંડા અભ્યાસ માટે. વાય. માયાકિશેવ, એ. ઝેડ. સિન્યાકોવ, બી. એ. સ્લોબોડસ્કોવ. – 2જી આવૃત્તિ – એમ.: બસ્ટાર્ડ, 1998. – 480 પૃષ્ઠ.

2) ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસક્રમ (ત્રણ વોલ્યુમમાં). ટી. II. વીજળી અને ચુંબકત્વ. પાઠ્યપુસ્તક કોલેજો માટે મેન્યુઅલ./ડેટલાફ એ.એ., યાવોર્સ્કી બી.એમ., મિલ્કોવસ્કાયા એલબી એડ 4 થી, સુધારેલ – એમ.: ઉચ્ચ શાળા, 1977. – 375 પૃષ્ઠ.

3) વીજળી./ઇ. જી. કલાશ્નિકોવ. એડ. "સાયન્સ", મોસ્કો, 1977.

4) ભૌતિકશાસ્ત્ર./બી. B. Bukhovtsev, Yu. L. Klimontovich, G. Ya. Myakishev. 3જી આવૃત્તિ, સુધારેલ. - એમ.: શિક્ષણ, 1986.

યુનિફાઇડ સ્ટેટ એક્ઝામિનેશન કોડિફાયરના વિષયો: ગેસમાં મફત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના વાહકો.

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, વાયુઓમાં વિદ્યુત તટસ્થ અણુઓ અથવા અણુઓનો સમાવેશ થાય છે; ગેસમાં લગભગ કોઈ મફત શુલ્ક નથી. તેથી વાયુઓ છે ડાઇલેક્ટ્રિક્સ- ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ તેમાંથી પસાર થતો નથી.

અમે "લગભગ કોઈ નથી" કહ્યું કારણ કે વાસ્તવમાં, વાયુઓ અને, ખાસ કરીને, હવામાં હંમેશા મફત ચાર્જ થયેલા કણોની ચોક્કસ માત્રા હોય છે. તેઓ કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોના કિરણોત્સર્ગની આયનીકરણ અસરોના પરિણામે દેખાય છે જે પૃથ્વીના પોપડા, અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને સૂર્યમાંથી એક્સ-રે કિરણોત્સર્ગ બનાવે છે, તેમજ કોસ્મિક કિરણો - ઉચ્ચ-ઊર્જા કણોના પ્રવાહો પૃથ્વીના વાતાવરણમાં બહારથી પ્રવેશ કરે છે. જગ્યા ત્યારબાદ, અમે આ હકીકત પર પાછા આવીશું અને તેના મહત્વની ચર્ચા કરીશું, પરંતુ હમણાં માટે આપણે ફક્ત નોંધ લઈશું કે સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં મફત શુલ્કની "કુદરતી" રકમને કારણે વાયુઓની વાહકતા નજીવી છે અને તેને અવગણી શકાય છે.

ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ્સમાં સ્વીચોની ક્રિયા એર ગેપ (ફિગ. 1) ના ઇન્સ્યુલેટીંગ ગુણધર્મો પર આધારિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, તમારા રૂમમાં વિદ્યુત સર્કિટ ખોલવા માટે લાઇટ સ્વીચમાં એક નાનો એર ગેપ પૂરતો છે.

ચોખા. 1 કી

જો કે, એવી પરિસ્થિતિઓ બનાવવી શક્ય છે કે જેના હેઠળ ગેસ ગેપમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દેખાય. ચાલો નીચેના અનુભવને ધ્યાનમાં લઈએ.

ચાલો એર કેપેસિટરની પ્લેટોને ચાર્જ કરીએ અને તેમને સંવેદનશીલ ગેલ્વેનોમીટર (ફિગ. 2, ડાબે) સાથે જોડીએ. ઓરડાના તાપમાને અને ખૂબ ભેજવાળી હવા ન હોવા પર, ગેલ્વેનોમીટર કોઈ નોંધપાત્ર પ્રવાહ બતાવશે નહીં: આપણું હવાનું અંતર, જેમ આપણે કહ્યું છે, તે વીજળીનું વાહક નથી.

ચોખા. 2. હવામાં પ્રવાહનો દેખાવ

હવે ચાલો કેપેસિટર પ્લેટો વચ્ચેના ગેપમાં બર્નર અથવા મીણબત્તીની જ્યોત લાવીએ (ફિગ. 2, જમણે). વર્તમાન દેખાય છે! શા માટે?

ગેસમાં મફત શુલ્ક

કન્ડેન્સરની પ્લેટો વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ઘટનાનો અર્થ એ છે કે જ્યોતના પ્રભાવ હેઠળ હવામાં દેખાય છે મફત શુલ્ક. જે બરાબર છે?

અનુભવ દર્શાવે છે કે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ એ ચાર્જ થયેલ કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ છે ત્રણ પ્રકાર. આ ઇલેક્ટ્રોન, હકારાત્મક આયનોઅને નકારાત્મક આયનો.

ચાલો જાણીએ કે આ ચાર્જ ગેસમાં કેવી રીતે દેખાઈ શકે છે.

જેમ જેમ ગેસનું તાપમાન વધે છે તેમ તેમ તેના કણો - પરમાણુઓ અથવા અણુઓના થર્મલ સ્પંદનો વધુ તીવ્ર બને છે. એકબીજા સામે કણોની અથડામણ એટલી તાકાત સુધી પહોંચે છે કે તે શરૂ થાય છે આયનીકરણ- ઇલેક્ટ્રોન અને હકારાત્મક આયનોમાં તટસ્થ કણોનો સડો (ફિગ. 3).

ચોખા. 3. આયનીકરણ

આયનીકરણની ડિગ્રીક્ષીણ ગેસ કણોની સંખ્યા અને કણોની કુલ પ્રારંભિક સંખ્યાનો ગુણોત્તર છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો આયનીકરણની ડિગ્રી બરાબર છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે મૂળ ગેસ કણો સકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનમાં વિભાજિત થયા છે.

ગેસ આયનીકરણની ડિગ્રી તાપમાન પર આધાર રાખે છે અને તાપમાન સાથે તીવ્રપણે વધે છે. હાઇડ્રોજન માટે, ઉદાહરણ તરીકે, નીચેના તાપમાને, આયનીકરણની ડિગ્રી ઓળંગતી નથી, અને ઉપરના તાપમાને, આયનીકરણની ડિગ્રી નજીક હોય છે (એટલે ​​​​કે, હાઇડ્રોજન લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનોઇઝ્ડ હોય છે (એક આંશિક અથવા સંપૂર્ણ આયનાઇઝ્ડ ગેસ કહેવાય છે) પ્લાઝમા)).

ઉચ્ચ તાપમાન ઉપરાંત, અન્ય પરિબળો છે જે ગેસ આયનીકરણનું કારણ બને છે.

અમે પહેલાથી જ તેનો ઉલ્લેખ કર્યો છે: આ કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ, અલ્ટ્રાવાયોલેટ, એક્સ-રે અને ગામા કિરણો, કોસ્મિક કણો છે. આવા કોઈપણ પરિબળ જે ગેસનું આયનીકરણ કરે છે તેને કહેવામાં આવે છે ionizer.

આમ, આયનીકરણ તેના પોતાના પર થતું નથી, પરંતુ ionizer ના પ્રભાવ હેઠળ.

તે જ સમયે, વિપરીત પ્રક્રિયા થાય છે - પુનઃસંયોજન, એટલે કે, તટસ્થ કણમાં ઇલેક્ટ્રોન અને હકારાત્મક આયનનું પુનઃમિલન (ફિગ. 4).

ચોખા. 4. રિકોમ્બિનેશન

પુનઃસંયોજનનું કારણ સરળ છે: તે વિરોધી રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોનું કુલોમ્બ આકર્ષણ છે. વિદ્યુત દળોના પ્રભાવ હેઠળ એકબીજા તરફ ધસી જતા, તેઓ મળે છે અને તટસ્થ અણુ (અથવા પરમાણુ, ગેસના પ્રકાર પર આધાર રાખીને) રચવામાં સક્ષમ છે.

ionizer ક્રિયાની સતત તીવ્રતા પર, ગતિશીલ સંતુલન સ્થાપિત થાય છે: એકમ સમય દીઠ ક્ષીણ થતા કણોની સરેરાશ સંખ્યા પુનઃસંયોજિત કણોની સરેરાશ સંખ્યા જેટલી હોય છે (બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આયનીકરણ દર પુનઃસંયોજન દરની બરાબર છે). ionizer ક્રિયામાં વધારો થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાનમાં વધારો કરીને), પછી ગતિશીલ સંતુલન આયનીકરણની બાજુ તરફ જશે, અને ગેસમાં ચાર્જ થયેલા કણોની સાંદ્રતા વધશે. તેનાથી વિપરીત, જો તમે ionizer બંધ કરો છો, તો પુનઃસંયોજન પ્રબળ થવાનું શરૂ થશે, અને મફત શુલ્ક ધીમે ધીમે સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જશે.

તેથી, આયનીકરણના પરિણામે ગેસમાં હકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે. ત્રીજા પ્રકારનો ચાર્જ ક્યાંથી આવે છે - નકારાત્મક આયનો? તે ખૂબ જ સરળ છે: ઇલેક્ટ્રોન તટસ્થ અણુને ફટકારી શકે છે અને તેની સાથે પોતાને જોડી શકે છે! આ પ્રક્રિયા ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 5

ચોખા. 5. નકારાત્મક આયનનો દેખાવ

આ રીતે રચાયેલા નકારાત્મક આયનો સકારાત્મક આયનો અને ઈલેક્ટ્રોન સાથે વર્તમાનના નિર્માણમાં ભાગ લેશે.

બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ

જો ત્યાં કોઈ બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્ર ન હોય, તો તટસ્થ ગેસ કણો સાથે મુક્ત ચાર્જ અસ્તવ્યસ્ત થર્મલ ગતિમાંથી પસાર થાય છે. પરંતુ જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ચાર્જ થયેલા કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ શરૂ થાય છે - ગેસમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ.

ચોખા. 6. બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ

ફિગ માં. 6 આપણે આયનાઇઝરની ક્રિયા હેઠળ ગેસ ગેપમાં ત્રણ પ્રકારના ચાર્જ કણો ઉદભવતા જોઈએ છીએ: હકારાત્મક આયનો, નકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન. ચાર્જ કરેલા કણોની પ્રતિ-આવરણના પરિણામે ગેસમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ રચાય છે: હકારાત્મક આયનો - નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ (કેથોડ), ઇલેક્ટ્રોન અને નકારાત્મક આયનો - હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ) માટે.

ઇલેક્ટ્રોન, હકારાત્મક એનોડને અથડાતા, સર્કિટ દ્વારા વર્તમાન સ્ત્રોતના "પ્લસ" તરફ નિર્દેશિત થાય છે. નકારાત્મક આયનો એનોડમાં વધારાનું ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે અને તટસ્થ કણો બનીને વાયુમાં પાછા ફરે છે; એનોડને આપવામાં આવેલ ઈલેક્ટ્રોન પણ સ્ત્રોતના “પ્લસ” તરફ ધસી જાય છે. હકારાત્મક આયનો, કેથોડ પર પહોંચ્યા, ત્યાંથી ઇલેક્ટ્રોન લો; કેથોડ પર ઇલેક્ટ્રોનની પરિણામી ઉણપ તરત જ "માઈનસ" સ્ત્રોતમાંથી તેમની ડિલિવરી દ્વારા સરભર કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાઓના પરિણામે, બાહ્ય સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ થાય છે. આ ગેલ્વેનોમીટર દ્વારા રેકોર્ડ કરવામાં આવેલ વિદ્યુત પ્રવાહ છે.

ફિગમાં દર્શાવેલ વર્ણવેલ પ્રક્રિયા. 6, કહેવાય છે બિન-સ્વ-સ્રાવગેસમાં શા માટે આશ્રિત? તેથી, તેને જાળવવા માટે, આયનાઇઝરનું સતત સંચાલન જરૂરી છે. ચાલો ionizer ને દૂર કરીએ - અને વર્તમાન બંધ થઈ જશે, કારણ કે ગેસ ગેપમાં મફત શુલ્કના દેખાવની ખાતરી કરતી પદ્ધતિ અદૃશ્ય થઈ જશે. એનોડ અને કેથોડ વચ્ચેની જગ્યા ફરીથી ઇન્સ્યુલેટર બની જશે.

ગેસ ડિસ્ચાર્જની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ

એનોડ અને કેથોડ વચ્ચેના વોલ્ટેજ પર ગેસ ગેપ દ્વારા વર્તમાનની અવલંબન (કહેવાતા ગેસ ડિસ્ચાર્જની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા) ફિગમાં બતાવેલ છે. 7.

ચોખા. 7. ગેસ ડિસ્ચાર્જની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ

શૂન્ય વોલ્ટેજ પર, વર્તમાન શક્તિ કુદરતી રીતે શૂન્ય છે: ચાર્જ થયેલ કણો માત્ર થર્મલ ગતિ કરે છે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે કોઈ આદેશિત હિલચાલ નથી.

જ્યારે વોલ્ટેજ ઓછું હોય છે, ત્યારે વર્તમાન પણ ઓછો હોય છે. હકીકત એ છે કે તમામ ચાર્જ થયેલા કણો ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચવા માટે નિર્ધારિત નથી: કેટલાક સકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન એકબીજાને શોધે છે અને તેમની હિલચાલ દરમિયાન ફરીથી સંયોજિત થાય છે.

જેમ જેમ વોલ્ટેજ વધે છે તેમ તેમ ફ્રી ચાર્જ ઝડપથી અને ઝડપથી વિકસે છે, અને ધન આયન અને ઈલેક્ટ્રોનને મળવાની અને પુનઃસંયોજિત થવાની શક્યતા ઓછી છે. તેથી, ચાર્જ થયેલા કણોનો વધતો ભાગ ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે, અને વર્તમાન વધે છે (વિભાગ ).

ચોક્કસ વોલ્ટેજ મૂલ્ય (બિંદુ) પર, ચાર્જ ચળવળની ગતિ એટલી વધી જાય છે કે પુનઃસંયોજનને બિલકુલ સમય મળતો નથી. હવેથી બધા ionizer ની ક્રિયા હેઠળ રચાયેલા ચાર્જ કણો ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે, અને વર્તમાન સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે- એટલે કે, વર્તમાન તાકાત વધતા વોલ્ટેજ સાથે બદલાવાનું બંધ કરે છે. આ ચોક્કસ બિંદુ સુધી થશે.

સ્વયં ડિસ્ચાર્જ

બિંદુ પસાર કર્યા પછી, વર્તમાન તાકાત વધતા વોલ્ટેજ સાથે તીવ્રપણે વધે છે - ધ સ્વતંત્ર શ્રેણી. હવે આપણે સમજીશું કે તે શું છે.

ચાર્જ્ડ ગેસ કણો અથડામણથી અથડામણમાં જાય છે; અથડામણ વચ્ચેના અંતરાલોમાં તેઓ વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા ઝડપી બને છે, તેમની ગતિ ઊર્જામાં વધારો કરે છે. અને તેથી, જ્યારે વોલ્ટેજ પૂરતો મોટો થાય છે (તે જ બિંદુ), તેમના મુક્ત માર્ગ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન એવી ઊર્જા સુધી પહોંચે છે કે જ્યારે તેઓ તટસ્થ અણુઓ સાથે અથડાય છે ત્યારે તેઓ તેમને આયનાઇઝ કરે છે! (વેગ અને ઊર્જાના સંરક્ષણના નિયમોનો ઉપયોગ કરીને, તે બતાવી શકાય છે કે તે ઇલેક્ટ્રોન છે (આયન નહીં) ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રવેગિત થાય છે જે અણુઓને આયનીકરણ કરવાની મહત્તમ ક્ષમતા ધરાવે છે.)

કહેવાતા ઇલેક્ટ્રોન અસર આયનીકરણ. આયનોઈઝ્ડ અણુઓમાંથી પછાડેલા ઈલેક્ટ્રોન પણ ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા ઝડપી બને છે અને નવા અણુઓ સાથે અથડાય છે, હવે તેમને આયનીકરણ કરે છે અને નવા ઈલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે. પરિણામી ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાતના પરિણામે, આયનોઇઝ્ડ અણુઓની સંખ્યા ઝડપથી વધે છે, પરિણામે વર્તમાન શક્તિ પણ ઝડપથી વધે છે.

મફત શુલ્કની સંખ્યા એટલી મોટી થઈ જાય છે કે બાહ્ય ionizerની જરૂરિયાત અદૃશ્ય થઈ જાય છે. તમે તેને ખાલી દૂર કરી શકો છો. મુક્ત ચાર્જ કણો હવે પરિણામે પેદા થાય છે આંતરિકગેસમાં થતી પ્રક્રિયાઓ - તેથી જ ડિસ્ચાર્જને સ્વતંત્ર કહેવામાં આવે છે.

જો ગેસ ગેપ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ હેઠળ હોય, તો સ્વ-ડિસ્ચાર્જ માટે કોઈ ionizerની જરૂર નથી. ગેસમાં ફક્ત એક મફત ઇલેક્ટ્રોન હોવું પૂરતું છે, અને ઉપર વર્ણવેલ ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત શરૂ થશે. અને ત્યાં હંમેશા ઓછામાં ઓછું એક મફત ઇલેક્ટ્રોન હશે!

ચાલો ફરી એક વાર યાદ કરીએ કે ગેસમાં, સામાન્ય સ્થિતિમાં પણ, પૃથ્વીના પોપડામાંથી આયનાઇઝિંગ કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ, સૂર્યમાંથી ઉચ્ચ-આવર્તન કિરણોત્સર્ગ અને કોસ્મિક કિરણોને કારણે, ચોક્કસ "કુદરતી" ચાર્જિસ હોય છે. આપણે જોયું છે કે નીચા વોલ્ટેજ પર આ ફ્રી ચાર્જીસને કારણે ગેસની વાહકતા નજીવી છે, પરંતુ હવે - ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર - તેઓ નવા કણોનો હિમપ્રપાત પેદા કરશે, જે સ્વતંત્ર સ્રાવને જન્મ આપશે. તે થશે, જેમ તેઓ કહે છે, ભંગાણગેસ ગેપ.

શુષ્ક હવાના ભંગાણ માટે જરૂરી ક્ષેત્ર શક્તિ આશરે kV/cm છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, હવાના સેન્ટીમીટર દ્વારા અલગ કરાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે સ્પાર્ક કૂદકો મારવા માટે, તેમના પર એક કિલોવોલ્ટ વોલ્ટેજ લાગુ કરવું આવશ્યક છે. કેટલાંક કિલોમીટર હવામાંથી પસાર થવા માટે જરૂરી વોલ્ટેજની કલ્પના કરો! પરંતુ તે ચોક્કસપણે આવા ભંગાણ છે જે વાવાઝોડા દરમિયાન થાય છે - આ વીજળી છે, જે તમારા માટે જાણીતી છે.

તે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત હિલચાલ દ્વારા રચાય છે અને આ કિસ્સામાં જે પદાર્થમાંથી વાહક બનાવવામાં આવે છે તેમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.

આવા વાહક કે જેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે તેની સાથે તેમના પદાર્થમાં રાસાયણિક ફેરફારો થતા નથી તેને કહેવામાં આવે છે. પ્રથમ પ્રકારના વાહક. આમાં તમામ ધાતુઓ, કોલસો અને અન્ય સંખ્યાબંધ પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે.

પરંતુ પ્રકૃતિમાં વિદ્યુત પ્રવાહના વાહક પણ છે જેમાં પ્રવાહ પસાર થવા દરમિયાન રાસાયણિક ઘટનાઓ થાય છે. આ વાહક કહેવામાં આવે છે બીજા પ્રકારના વાહક. તેમાં મુખ્યત્વે પાણીમાં એસિડ, ક્ષાર અને આલ્કલીના વિવિધ ઉકેલોનો સમાવેશ થાય છે.

જો તમે કાચના વાસણમાં પાણી રેડો અને તેમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડના થોડા ટીપાં (અથવા અન્ય એસિડ અથવા આલ્કલી) ઉમેરો અને પછી બે ધાતુની પ્લેટ લો અને તેમની સાથે કંડક્ટરને જોડો, આ પ્લેટોને વાસણમાં નીચે કરો અને વર્તમાન સ્ત્રોતને કનેક્ટ કરો. સ્વીચ અને એમીટર દ્વારા કંડક્ટરના બીજા છેડા, પછી દ્રાવણમાંથી ગેસ છોડવામાં આવશે, અને જ્યાં સુધી સર્કિટ બંધ છે ત્યાં સુધી તે સતત ચાલુ રહેશે કારણ કે એસિડિફાઇડ પાણી ખરેખર વાહક છે. વધુમાં, પ્લેટો ગેસ પરપોટા સાથે આવરી લેવાનું શરૂ કરશે. આ પરપોટા પછી પ્લેટોને તોડીને બહાર આવશે.

જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ દ્રાવણમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે રાસાયણિક ફેરફારો થાય છે, જેના પરિણામે ગેસ બહાર આવે છે.

બીજા પ્રકારનાં વાહકને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે, અને તે ઘટના છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં થાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ તેમાંથી પસાર થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ડૂબેલી મેટલ પ્લેટોને ઇલેક્ટ્રોડ કહેવામાં આવે છે; તેમાંથી એક, વર્તમાન સ્ત્રોતના હકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, તેને એનોડ કહેવામાં આવે છે, અને અન્ય, નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલ છે, તેને કેથોડ કહેવામાં આવે છે.

પ્રવાહી વાહકમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે તે શું નક્કી કરે છે? તે તારણ આપે છે કે આવા ઉકેલોમાં (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ), દ્રાવક (આ કિસ્સામાં પાણી) ના પ્રભાવ હેઠળ એસિડ (આલ્કલી, મીઠું) પરમાણુઓ બે ઘટકોમાં તૂટી જાય છે, અને પરમાણુના એક કણમાં સકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જ હોય ​​છે, અને બીજામાં નકારાત્મક હોય છે.

વિદ્યુત ચાર્જ ધરાવતા પરમાણુના કણોને આયન કહેવામાં આવે છે. જ્યારે એસિડ, મીઠું અથવા આલ્કલી પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે દ્રાવણમાં મોટી સંખ્યામાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક બંને આયન દેખાય છે.

હવે તે સ્પષ્ટ થઈ જવું જોઈએ કે શા માટે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સોલ્યુશનમાંથી પસાર થાય છે, કારણ કે વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે, એક વોલ્ટેજ બનાવવામાં આવ્યો હતો, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તેમાંથી એક હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયો હતો, અને બીજો નકારાત્મક રીતે. આ સંભવિત તફાવતના પ્રભાવ હેઠળ, હકારાત્મક આયનો નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ - કેથોડ અને નકારાત્મક આયનો - એનોડ તરફ ભળવા લાગ્યા.

આમ, આયનોની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ એ એક દિશામાં નકારાત્મક આયનોની અને બીજી દિશામાં સકારાત્મક આયનોની ક્રમબદ્ધ કાઉન્ટર હિલચાલ બની ગઈ. ચાર્જ ટ્રાન્સફરની આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહની રચના કરે છે અને જ્યાં સુધી ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં સંભવિત તફાવત હોય ત્યાં સુધી થાય છે. સંભવિત તફાવતના અદ્રશ્ય થવા સાથે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા પ્રવાહ અટકે છે, આયનોની આદેશિત હિલચાલ વિક્ષેપિત થાય છે, અને અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ ફરીથી શરૂ થાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ચાલો વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટનાને ધ્યાનમાં લઈએ જ્યારે કોપર સલ્ફેટ CuSO4 ના સોલ્યુશન દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે અને તેમાં કોપર ઇલેક્ટ્રોડ નીચે આવે છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટના જ્યારે વર્તમાન કોપર સલ્ફેટના દ્રાવણમાંથી પસાર થાય છે: C - ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથેનું જહાજ, B - વર્તમાન સ્ત્રોત, C - સ્વીચ

અહીં ઈલેક્ટ્રોડ્સમાં આયનોની કાઉન્ટર હિલચાલ પણ હશે. ધન આયન એ કોપર આયન (Cu) હશે અને ઋણ આયન એસિડ અવશેષ આયન (SO4) હશે. કોપર આયનો, કેથોડના સંપર્ક પર, વિસર્જિત કરવામાં આવશે (ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોનને જોડીને), એટલે કે, શુદ્ધ તાંબાના તટસ્થ અણુઓમાં રૂપાંતરિત થશે, અને પાતળા (મોલેક્યુલર) સ્તરના રૂપમાં કેથોડ પર જમા થશે.

નકારાત્મક આયનો, એનોડ પર પહોંચ્યા પછી, પણ વિસર્જિત થાય છે (તેઓ વધારાના ઇલેક્ટ્રોન છોડી દે છે). પરંતુ તે જ સમયે, તેઓ એનોડના કોપર સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશ કરે છે, જેના પરિણામે તાંબાના પરમાણુ Cu એસિડિક અવશેષો SO4 માં ઉમેરવામાં આવે છે અને કોપર સલ્ફેટ CuS O4 નો પરમાણુ રચાય છે, જે પાછો આવે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ માટે.

આ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં ઘણો સમય લાગતો હોવાથી, કેથોડ પર તાંબુ જમા થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી મુક્ત થાય છે. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, કેથોડમાં ગયેલા તાંબાના અણુઓને બદલે, બીજા ઇલેક્ટ્રોડ - એનોડના વિસર્જનને કારણે નવા તાંબાના અણુઓ મેળવે છે.

જો તાંબાની જગ્યાએ ઝીંક ઇલેક્ટ્રોડ લેવામાં આવે તો તે જ પ્રક્રિયા થાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એ ઝિંક સલ્ફેટ ZnSO4 નું સોલ્યુશન છે. ઝીંક પણ એનોડમાંથી કેથોડમાં સ્થાનાંતરિત થશે.

આમ, ધાતુઓ અને પ્રવાહી વાહકમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વચ્ચેનો તફાવતએ હકીકતમાં રહેલું છે કે ધાતુઓમાં ચાર્જ કેરિયર્સ માત્ર મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન છે, એટલે કે, નકારાત્મક ચાર્જ, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં તે પદાર્થના વિપરીત ચાર્જ કણો દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે - આયનો વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે. તેથી તેઓ કહે છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ આયનીય વાહકતા દર્શાવે છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટના 1837 માં બી.એસ. જેકોબી દ્વારા શોધાયું હતું, જેમણે રાસાયણિક વર્તમાન સ્ત્રોતોના સંશોધન અને સુધારણા પર અસંખ્ય પ્રયોગો કર્યા હતા. જેકોબીએ શોધી કાઢ્યું કે કોપર સલ્ફેટના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોડમાંથી એક તાંબા સાથે કોટેડ થઈ ગયો જ્યારે તેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થયો.

આ ઘટના કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ, હવે અત્યંત વ્યાપક વ્યવહારુ એપ્લિકેશન શોધી રહી છે. આનું એક ઉદાહરણ એ છે કે ધાતુની વસ્તુઓને અન્ય ધાતુઓના પાતળા પડ સાથે કોટિંગ કરવી, એટલે કે નિકલ પ્લેટિંગ, ગોલ્ડ પ્લેટિંગ, સિલ્વર પ્લેટિંગ વગેરે.

વાયુઓ (હવા સહિત) સામાન્ય સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, નગ્ન લોકો, એકબીજા સાથે સમાંતર લટકાવવામાં આવે છે, પોતાને હવાના સ્તર દ્વારા એકબીજાથી અલગ પડે છે.

જો કે, ઉચ્ચ તાપમાન, મોટા સંભવિત તફાવતો અને અન્ય કારણોના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રવાહી વાહક જેવા વાયુઓ આયનાઈઝ્ડ થાય છે, એટલે કે, ગેસના પરમાણુઓના કણો તેમનામાં મોટી માત્રામાં દેખાય છે, જે વીજળીના વાહક હોવાને કારણે, વિદ્યુત પ્રવાહને સરળ બનાવે છે. ગેસ દ્વારા પ્રવાહ.

પરંતુ તે જ સમયે, ગેસનું આયનીકરણ પ્રવાહી વાહકના આયનીકરણથી અલગ છે. જો પ્રવાહીમાં પરમાણુ બે ચાર્જવાળા ભાગોમાં વિઘટિત થાય છે, તો પછી વાયુઓમાં, આયનીકરણના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન હંમેશા દરેક પરમાણુથી અલગ પડે છે અને આયન પરમાણુના હકારાત્મક ચાર્જવાળા ભાગના રૂપમાં રહે છે.

એકવાર ગેસનું આયનીકરણ બંધ થઈ જાય, તે વાહક બનવાનું બંધ કરશે, જ્યારે પ્રવાહી હંમેશા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું વાહક રહે છે. પરિણામે, બાહ્ય કારણોની ક્રિયા પર આધાર રાખીને, ગેસ વાહકતા એ અસ્થાયી ઘટના છે.

જો કે, ત્યાં અન્ય એક કહેવાય છે આર્ક ડિસ્ચાર્જઅથવા ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક આર્ક. ઇલેક્ટ્રિક આર્કની ઘટના 19મી સદીની શરૂઆતમાં પ્રથમ રશિયન ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયર વી.વી. પેટ્રોવ દ્વારા મળી હતી.

વી.વી. પેટ્રોવ, અસંખ્ય પ્રયોગો દ્વારા, શોધ્યું કે વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા બે ચારકોલ વચ્ચે, હવા દ્વારા સતત ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ થાય છે, તેની સાથે તેજસ્વી પ્રકાશ પણ હોય છે. તેમના લખાણોમાં, વી.વી. પેટ્રોવે લખ્યું છે કે આ કિસ્સામાં "શ્યામ શાંતિ ખૂબ તેજસ્વી રીતે પ્રકાશિત થઈ શકે છે." આ રીતે ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ સૌપ્રથમ મેળવવામાં આવી હતી, જે અન્ય રશિયન ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયર પાવેલ નિકોલાઇવિચ યાબ્લોચકોવ દ્વારા વ્યવહારીક રીતે લાગુ કરવામાં આવી હતી.

યાબ્લોચકોવ મીણબત્તી, જેની કામગીરી ઇલેક્ટ્રિક આર્કના ઉપયોગ પર આધારિત છે, તે દિવસોમાં ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં વાસ્તવિક ક્રાંતિ થઈ.

આર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ આજે પણ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સ્પોટલાઇટ્સ અને પ્રોજેક્શન ઉપકરણોમાં. આર્ક ડિસ્ચાર્જનું ઊંચું તાપમાન તેને માટે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે. હાલમાં, આર્ક ફર્નેસ, જે ખૂબ જ ઉચ્ચ પ્રવાહ દ્વારા સંચાલિત છે, તેનો ઉપયોગ સંખ્યાબંધ ઉદ્યોગોમાં થાય છે: સ્ટીલ, કાસ્ટ આયર્ન, ફેરો એલોય, બ્રોન્ઝ વગેરેના ગંધ માટે. અને 1882 માં, એન.એન. બેનાર્ડોસે સૌપ્રથમ ધાતુને કાપવા અને વેલ્ડિંગ માટે આર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કર્યો.

ગેસ-લાઇટ ટ્યુબમાં, ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ, વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર્સ, કહેવાતા ગ્લો ગેસ ડિસ્ચાર્જ.

બોલ ગેપનો ઉપયોગ કરીને મોટા સંભવિત તફાવતોને માપવા માટે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી ઇલેક્ટ્રોડ્સ પોલિશ્ડ સપાટીવાળા બે મેટલ બોલ છે. દડાઓ અલગ-અલગ ખસેડવામાં આવે છે અને તેમના પર માપેલ સંભવિત તફાવત લાગુ કરવામાં આવે છે. પછી દડાને એકબીજાની નજીક લાવવામાં આવે છે જ્યાં સુધી તેમની વચ્ચે સ્પાર્ક કૂદકો ન મારે. દડાનો વ્યાસ, તેમની વચ્ચેનું અંતર, દબાણ, તાપમાન અને હવામાં ભેજ જાણીને, ખાસ કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને દડાઓ વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત શોધો. આ પદ્ધતિ થોડા ટકાની ચોકસાઈ સાથે હજારો વોલ્ટના ક્રમના સંભવિત તફાવતોને માપી શકે છે.

પ્રકૃતિમાં કોઈ સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક નથી. કણોની આદેશિત હિલચાલ - ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના વાહકો - એટલે કે, વર્તમાન, કોઈપણ વાતાવરણમાં થઈ શકે છે, પરંતુ આ માટે ખાસ શરતોની જરૂર છે. આપણે અહીં જોઈશું કે વાયુઓમાં વિદ્યુતની ઘટના કેવી રીતે થાય છે અને કેવી રીતે વાયુ ખૂબ સારા ડાઇલેક્ટ્રિકમાંથી ખૂબ જ સારા વાહકમાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે. અમને તે પરિસ્થિતિઓમાં રસ હશે જેમાં વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ થાય છે, તેમજ તે કઈ લાક્ષણિકતાઓમાં દર્શાવવામાં આવે છે.

વાયુઓના વિદ્યુત ગુણધર્મો

ડાઇલેક્ટ્રિક એ એક પદાર્થ (માધ્યમ) છે જેમાં કણોની સાંદ્રતા - ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના મુક્ત વાહક - કોઈ નોંધપાત્ર મૂલ્ય સુધી પહોંચતું નથી, પરિણામે વાહકતા નહિવત્ છે. બધા વાયુઓ સારા ડાઇલેક્ટ્રિક છે. તેમની અવાહક ગુણધર્મો દરેક જગ્યાએ વપરાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોઈપણ સ્વીચમાં, સર્કિટ ખુલે છે જ્યારે સંપર્કોને એવી સ્થિતિમાં લાવવામાં આવે છે કે તેમની વચ્ચે હવાનું અંતર બને છે. પાવર લાઇનમાં વાયર પણ હવાના સ્તર દ્વારા એકબીજાથી ઇન્સ્યુલેટેડ હોય છે.

કોઈપણ ગેસનું માળખાકીય એકમ પરમાણુ છે. તે પરમાણુ મધ્યવર્તી કેન્દ્ર અને ઇલેક્ટ્રોન વાદળોનો સમાવેશ કરે છે, એટલે કે, તે અવકાશમાં અમુક રીતે વિતરિત વિદ્યુત શુલ્કનો સંગ્રહ છે. તેની રચનાની વિશિષ્ટતાને લીધે, બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ગેસ પરમાણુનું ધ્રુવીકરણ થઈ શકે છે. મોટા ભાગના પરમાણુઓ કે જે ગેસ બનાવે છે તે સામાન્ય સ્થિતિમાં વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે, કારણ કે તેમાં રહેલા ચાર્જ એકબીજાને રદ કરે છે.

જો ગેસ પર વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, તો અણુઓ દ્વિધ્રુવ અભિગમ અપનાવશે, એક અવકાશી સ્થાન ધરાવે છે જે ક્ષેત્રની અસરને વળતર આપે છે. કુલોમ્બ દળોના પ્રભાવ હેઠળ, ગેસમાં હાજર ચાર્જ થયેલા કણો ખસેડવાનું શરૂ કરશે: હકારાત્મક આયનો - કેથોડ તરફ, નકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન - એનોડ તરફ. જો કે, જો ક્ષેત્રમાં અપૂરતી ક્ષમતા હોય, તો ચાર્જનો એક જ નિર્દેશિત પ્રવાહ ઉભો થતો નથી, અને તેના બદલે વ્યક્તિ વ્યક્તિગત પ્રવાહો વિશે વાત કરી શકે છે, એટલા નબળા કે તેની અવગણના કરવી જોઈએ. ગેસ ડાઇલેક્ટ્રિકની જેમ વર્તે છે.

આમ, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટના માટે, ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની ઊંચી સાંદ્રતા અને ક્ષેત્રની હાજરી જરૂરી છે.

આયનીકરણ

ગેસમાં ફ્રી ચાર્જની સંખ્યામાં હિમપ્રપાત જેવી વૃદ્ધિની પ્રક્રિયાને આયનીકરણ કહેવામાં આવે છે. તદનુસાર, ગેસ કે જેમાં ચાર્જ થયેલા કણોની નોંધપાત્ર માત્રા હાજર હોય તેને આયનાઇઝ્ડ કહેવામાં આવે છે. તે આવા વાયુઓમાં છે કે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવવામાં આવે છે.

આયનીકરણ પ્રક્રિયા પરમાણુઓની તટસ્થતાના ઉલ્લંઘન સાથે સંકળાયેલી છે. ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવાના પરિણામે, સકારાત્મક આયનો દેખાય છે; પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનનો ઉમેરો નકારાત્મક આયનની રચના તરફ દોરી જાય છે. વધુમાં, આયનાઇઝ્ડ ગેસમાં ઘણા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ધન આયનો અને ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રોન વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ દરમિયાન મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર છે.

આયનીકરણ ત્યારે થાય છે જ્યારે કણને ચોક્કસ માત્રામાં ઊર્જા આપવામાં આવે છે. આમ, પરમાણુમાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન, આ ઊર્જા પ્રાપ્ત કર્યા પછી, પરમાણુ છોડી શકે છે. તટસ્થ સાથે ચાર્જ થયેલા કણોની પરસ્પર અથડામણ નવા ઈલેક્ટ્રોનને પછાડી દેવા તરફ દોરી જાય છે, અને પ્રક્રિયા હિમપ્રપાત જેવું પાત્ર લે છે. કણોની ગતિ ઊર્જા પણ વધે છે, જે આયનીકરણને મોટા પ્રમાણમાં પ્રોત્સાહન આપે છે.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહને ઉત્તેજિત કરવા માટે ખર્ચવામાં આવતી ઊર્જા ક્યાંથી આવે છે? વાયુઓનું આયનીકરણ ઘણા ઉર્જા સ્ત્રોતો ધરાવે છે, જે મુજબ તેના પ્રકારોને સામાન્ય રીતે નામ આપવામાં આવે છે.

1. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા આયનીકરણ. આ કિસ્સામાં, ક્ષેત્રની સંભવિત ઊર્જા કણોની ગતિ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
2. થર્મલ આયનીકરણ. તાપમાનમાં વધારો પણ મોટી સંખ્યામાં મફત શુલ્કની રચના તરફ દોરી જાય છે.
3. ફોટોયોનાઇઝેશન. આ પ્રક્રિયાનો સાર એ છે કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના ક્વોન્ટા દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનને ઊર્જા આપવામાં આવે છે - ફોટોન, જો તેમની પાસે પૂરતી ઊંચી આવર્તન હોય (અલ્ટ્રાવાયોલેટ, એક્સ-રે, ગામા ક્વોન્ટા).
4. અથડાતા કણોની ગતિ ઊર્જાના ઇલેક્ટ્રોન વિભાજનની ઊર્જામાં રૂપાંતરથી અસર આયનીકરણ થાય છે. થર્મલ આયનીકરણની સાથે, તે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહના ઉત્તેજનામાં મુખ્ય પરિબળ તરીકે સેવા આપે છે.

દરેક ગેસ ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ મૂલ્ય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - સંભવિત અવરોધને દૂર કરીને, પરમાણુથી દૂર થવા માટે ઇલેક્ટ્રોન માટે જરૂરી આયનીકરણ ઊર્જા. પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન માટે આ મૂલ્ય કેટલાક વોલ્ટથી બે દસ વોલ્ટ સુધીની છે; પરમાણુમાંથી આગળના ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે, વધુ ઊર્જાની જરૂર છે, વગેરે.

તે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે વાયુમાં આયનીકરણ સાથે, વિપરીત પ્રક્રિયા થાય છે - પુનઃસંયોજન, એટલે કે, કુલોમ્બ આકર્ષક દળોના પ્રભાવ હેઠળ તટસ્થ અણુઓની પુનઃસ્થાપના.

ગેસ ડિસ્ચાર્જ અને તેના પ્રકારો

તેથી, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ તેમના પર લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ કરેલા કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલને કારણે થાય છે. આવા શુલ્કની હાજરી, બદલામાં, વિવિધ આયનીકરણ પરિબળોને કારણે શક્ય છે.

આમ, થર્મલ આયનીકરણ માટે નોંધપાત્ર તાપમાનની જરૂર પડે છે, પરંતુ અમુક રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓના સંબંધમાં ખુલ્લી જ્યોત આયનીકરણને પ્રોત્સાહન આપે છે. જ્યોતની હાજરીમાં પ્રમાણમાં નીચા તાપમાને પણ, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહનો દેખાવ નોંધવામાં આવે છે, અને ગેસ વાહકતા સાથે પ્રયોગ આને ચકાસવાનું સરળ બનાવે છે. ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચે બર્નર અથવા મીણબત્તીની જ્યોત મૂકવી જરૂરી છે. કેપેસિટરમાં એર ગેપને કારણે જે સર્કિટ અગાઉ ખુલ્લી હતી તે બંધ થઈ જશે. સર્કિટ સાથે જોડાયેલ ગેલ્વેનોમીટર વર્તમાનની હાજરી સૂચવે છે.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહને ગેસ ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. તે ધ્યાનમાં રાખવું આવશ્યક છે કે ડિસ્ચાર્જ સ્થિરતા જાળવવા માટે, આયનાઇઝરની ક્રિયા સતત હોવી જોઈએ, કારણ કે સતત પુનઃસંયોજનને લીધે ગેસ તેના વિદ્યુત વાહક ગુણધર્મો ગુમાવે છે. વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહના કેટલાક વાહકો - આયનો - ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર તટસ્થ થાય છે, અન્ય - ઇલેક્ટ્રોન - જ્યારે તેઓ એનોડ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તેઓ ક્ષેત્રના સ્ત્રોતના "પ્લસ" તરફ નિર્દેશિત થાય છે. જો આયનાઇઝિંગ પરિબળ કાર્ય કરવાનું બંધ કરે છે, તો ગેસ તરત જ ફરીથી ડાઇલેક્ટ્રિક બની જશે અને પ્રવાહ બંધ થઈ જશે. બાહ્ય આયનાઇઝરની ક્રિયા પર આધારિત આવા પ્રવાહને બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ કહેવામાં આવે છે.

વાયુઓ દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવાની વિશિષ્ટતાઓ વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની વિશિષ્ટ અવલંબન દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે - વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા.

ચાલો વર્તમાન-વોલ્ટેજ અવલંબનના ગ્રાફ પર ગેસ ડિસ્ચાર્જના વિકાસને ધ્યાનમાં લઈએ. જ્યારે વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય U 1 સુધી વધે છે, ત્યારે વર્તમાન તેના પ્રમાણમાં વધે છે, એટલે કે, ઓહ્મનો નિયમ સંતુષ્ટ થાય છે. ગતિ ઊર્જા વધે છે, અને તેથી ગેસમાં ચાર્જની ઝડપ વધે છે, અને આ પ્રક્રિયા પુનઃસંયોજન કરતાં આગળ વધે છે. યુ 1 થી યુ 2 સુધીના વોલ્ટેજ મૂલ્યો પર, આ સંબંધનું ઉલ્લંઘન થાય છે; જ્યારે U2 પહોંચી જાય છે, ત્યારે બધા ચાર્જ કેરિયર્સ ફરીથી સંયોજિત કરવા માટે સમય વિના ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે. બધા મફત શુલ્કનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો વર્તમાનમાં વધારો તરફ દોરી જતો નથી. ચાર્જની આ પ્રકારની હિલચાલને સંતૃપ્તિ વર્તમાન કહેવામાં આવે છે. આમ, આપણે કહી શકીએ કે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પણ વિવિધ શક્તિઓના વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં આયનાઈઝ્ડ ગેસના વર્તનની વિચિત્રતાને કારણે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં સંભવિત તફાવત ચોક્કસ મૂલ્ય U 3 સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ગેસના હિમપ્રપાત જેવા આયનીકરણ માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર માટે વોલ્ટેજ પર્યાપ્ત બને છે. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા પરમાણુઓના પ્રભાવ આયનીકરણ માટે પહેલેથી જ પૂરતી છે. મોટા ભાગના વાયુઓમાં તેમની ઝડપ લગભગ 2000 કિમી/સેકંડ અને વધુ છે (તે અંદાજિત સૂત્ર v=600 Ui નો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે, જ્યાં Ui એ આયનીકરણ સંભવિત છે). આ ક્ષણે, ગેસ ભંગાણ થાય છે અને આંતરિક આયનીકરણ સ્ત્રોતને કારણે વર્તમાનમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે. તેથી, આવા સ્રાવને સ્વતંત્ર કહેવામાં આવે છે.

આ કિસ્સામાં બાહ્ય ionizer ની હાજરી હવે વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ જાળવવામાં ભૂમિકા ભજવશે નહીં. વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોતની વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ સાથે સ્વ-ટકાઉ સ્રાવમાં ચોક્કસ લક્ષણો હોઈ શકે છે. ગ્લો, સ્પાર્ક, આર્ક અને કોરોના જેવા સ્વ-ડિસ્ચાર્જના પ્રકારો છે. અમે આ દરેક પ્રકારો માટે સંક્ષિપ્તમાં, વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કેવી રીતે વર્તે છે તે જોઈશું.

100 (અથવા તેનાથી પણ ઓછા) થી 1000 વોલ્ટનો સંભવિત તફાવત સ્વ-ડિસ્ચાર્જ શરૂ કરવા માટે પૂરતો છે. તેથી, ગ્લો ડિસ્ચાર્જ, જે નીચા વર્તમાન મૂલ્ય (10 -5 A થી 1 A સુધી) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, પારાના થોડા મિલીમીટરથી વધુના દબાણ પર થાય છે.

દુર્લભ ગેસ અને ઠંડા ઇલેક્ટ્રોડ સાથેની ટ્યુબમાં, ગ્લો ડિસ્ચાર્જ જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પાતળી ચમકતી દોરી જેવો દેખાય છે. જો તમે ટ્યુબમાંથી ગેસ પંપ કરવાનું ચાલુ રાખશો, તો દોરી ધોવાઇ જશે, અને મિલીમીટરના દસમા ભાગના દબાણ પર, ગ્લો લગભગ સંપૂર્ણ રીતે ટ્યુબને ભરે છે. કેથોડની નજીક કોઈ ગ્લો નથી - કહેવાતા ડાર્ક કેથોડ જગ્યામાં. બાકીનાને હકારાત્મક કૉલમ કહેવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, સ્રાવના અસ્તિત્વને સુનિશ્ચિત કરતી મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ શ્યામ કેથોડ જગ્યામાં અને તેની નજીકના વિસ્તારમાં ચોક્કસપણે સ્થાનીકૃત છે. અહીં, ચાર્જ્ડ ગેસ કણો ઝડપી થાય છે, કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને પછાડે છે.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જમાં, આયનીકરણનું કારણ કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન છે. કેથોડ દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન ગેસના પરમાણુઓનું અસર આયનીકરણ ઉત્પન્ન કરે છે, પરિણામી હકારાત્મક આયનો કેથોડમાંથી ગૌણ ઉત્સર્જનનું કારણ બને છે, વગેરે. સકારાત્મક સ્તંભની ગ્લો મુખ્યત્વે ઉત્તેજિત ગેસના અણુઓ દ્વારા ફોટોન છોડવાને કારણે છે, અને વિવિધ વાયુઓ ચોક્કસ રંગની ગ્લો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સકારાત્મક સ્તંભ માત્ર ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટના વિભાગ તરીકે ગ્લો ડિસ્ચાર્જની રચનામાં ભાગ લે છે. જો તમે ઇલેક્ટ્રોડ્સને નજીક લાવો છો, તો તમે સકારાત્મક સ્તંભને અદૃશ્ય કરી શકો છો, પરંતુ સ્રાવ બંધ થશે નહીં. જો કે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના અંતરમાં વધુ ઘટાડા સાથે, ગ્લો ડિસ્ચાર્જ અસ્તિત્વમાં નથી.

એ નોંધવું જોઇએ કે વાયુઓમાં આ પ્રકારના વિદ્યુત પ્રવાહ માટે, કેટલીક પ્રક્રિયાઓનું ભૌતિકશાસ્ત્ર હજુ સુધી સંપૂર્ણ રીતે સ્પષ્ટ થયું નથી. ઉદાહરણ તરીકે, કેથોડ સપાટી પરના પ્રદેશના વિસ્તરણનું કારણ બને છે તે દળોની પ્રકૃતિ કે જે વર્તમાનમાં વધારો થતાં સ્રાવમાં ભાગ લે છે તે અસ્પષ્ટ રહે છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ

સ્પાર્ક બ્રેકડાઉન સ્પંદિત પ્રકૃતિ ધરાવે છે. તે સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણની નજીકના દબાણ પર થાય છે, એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોતની શક્તિ સ્થિર સ્રાવ જાળવવા માટે અપૂરતી હોય છે. ક્ષેત્રની શક્તિ વધારે છે અને 3 MV/m સુધી પહોંચી શકે છે. આ ઘટનાને ગેસમાં ડિસ્ચાર્જ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહમાં તીવ્ર વધારો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, તે જ સમયે વોલ્ટેજ ખૂબ જ ઝડપથી ઘટી જાય છે અને સ્રાવ બંધ થાય છે. પછી સંભવિત તફાવત ફરીથી વધે છે, અને સમગ્ર પ્રક્રિયા પુનરાવર્તિત થાય છે.

આ પ્રકારના સ્રાવ સાથે, ટૂંકા ગાળાની સ્પાર્ક ચેનલો રચાય છે, જેનો વિકાસ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના કોઈપણ બિંદુથી શરૂ થઈ શકે છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે અસર આયનીકરણ એવા સ્થળોએ રેન્ડમ રીતે થાય છે જ્યાં હાલમાં આયનોની સૌથી વધુ સંખ્યા કેન્દ્રિત છે. સ્પાર્ક ચેનલની નજીક, ગેસ ઝડપથી ગરમ થાય છે અને થર્મલ વિસ્તરણનો અનુભવ કરે છે, જેના કારણે એકોસ્ટિક તરંગો થાય છે. તેથી, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જની સાથે કર્કશ અવાજ, તેમજ ગરમી અને તેજસ્વી ગ્લોનું પ્રકાશન થાય છે. હિમપ્રપાત આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓ સ્પાર્ક ચેનલમાં 10 હજાર ડિગ્રી અને તેથી વધુના ઊંચા દબાણ અને તાપમાન પેદા કરે છે.

કુદરતી સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનું સૌથી આકર્ષક ઉદાહરણ વીજળી છે. મુખ્ય લાઈટનિંગ સ્પાર્ક ચેનલનો વ્યાસ થોડા સેન્ટિમીટરથી 4 મીટર સુધીનો હોઈ શકે છે, અને ચેનલની લંબાઈ 10 કિમી સુધી પહોંચી શકે છે. વર્તમાન શક્તિ 500 હજાર એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે, અને વીજળીના વાદળ અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત એક અબજ વોલ્ટ સુધી પહોંચે છે.

2007માં ઓક્લાહોમા, યુએસએમાં સૌથી લાંબી 321 કિમી લાંબી લાઈટનિંગ સ્ટ્રાઈક જોવા મળી હતી. સૌથી લાંબી અવધિનો રેકોર્ડ ધારક 2012 માં ફ્રેન્ચ આલ્પ્સમાં વીજળીનો રેકોર્ડ હતો - તે 7.7 સેકંડથી વધુ ચાલ્યો હતો. જ્યારે વીજળી ત્રાટકે છે, ત્યારે હવા 30 હજાર ડિગ્રી સુધી ગરમ થઈ શકે છે, જે સૂર્યની દૃશ્યમાન સપાટીના તાપમાન કરતાં 6 ગણી વધારે છે.

એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં વિદ્યુત ક્ષેત્રના સ્ત્રોતની શક્તિ પૂરતી ઊંચી હોય છે, સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં વિકસે છે.

આ પ્રકારનું સ્વ-ડિસ્ચાર્જ ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા અને નીચા (ગ્લો ડિસ્ચાર્જ કરતાં ઓછું) વોલ્ટેજ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સની નિકટતાને કારણે બ્રેકડાઉનનું અંતર ઓછું છે. ડિસ્ચાર્જ કેથોડ સપાટી પરથી ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્સર્જન દ્વારા શરૂ થાય છે (ધાતુના અણુઓ માટે ગેસના પરમાણુઓની તુલનામાં આયનીકરણની સંભાવના ઓછી છે). બ્રેકડાઉન દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં આવે છે જેના હેઠળ ગેસ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે, અને સર્કિટ બંધ કરીને સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ થાય છે. જો વોલ્ટેજ સ્ત્રોતની શક્તિ પૂરતી ઊંચી હોય, તો સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક આર્કમાં ફેરવાય છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન આયનીકરણ લગભગ 100% સુધી પહોંચે છે, વર્તમાન ખૂબ જ વધારે છે અને તે 10 થી 100 એમ્પીયર સુધીની હોઈ શકે છે. વાતાવરણીય દબાણ પર, ચાપ 5-6 હજાર ડિગ્રી સુધી ગરમ થઈ શકે છે, અને કેથોડ - 3 હજાર ડિગ્રી સુધી, જે તેની સપાટીથી તીવ્ર થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન તરફ દોરી જાય છે. ઇલેક્ટ્રોન સાથે એનોડનો બોમ્બાર્ડમેન્ટ આંશિક વિનાશ તરફ દોરી જાય છે: તેના પર ડિપ્રેશન રચાય છે - લગભગ 4000 °C તાપમાન સાથેનું ખાડો. દબાણમાં વધારો તાપમાનમાં પણ વધુ વધારો કરે છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડ્સ અલગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આર્ક ડિસ્ચાર્જ ચોક્કસ અંતર સુધી સ્થિર રહે છે, જે વિદ્યુત ઉપકરણોના તે વિસ્તારોમાં તેનો સામનો કરવાનું શક્ય બનાવે છે જ્યાં તે સંપર્કોના કાટ અને બર્નઆઉટને કારણે નુકસાનકારક છે. આ ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ અને સર્કિટ બ્રેકર્સ, કોન્ટેક્ટર્સ અને અન્ય જેવા ઉપકરણો છે. જ્યારે સંપર્કો ખુલે છે ત્યારે ચાપનો સામનો કરવાની પદ્ધતિઓમાંની એક ચાપ વિસ્તરણના સિદ્ધાંત પર આધારિત આર્ક સપ્રેશન ચેમ્બરનો ઉપયોગ છે. અન્ય ઘણી પદ્ધતિઓનો પણ ઉપયોગ થાય છે: સંપર્કોને બાયપાસ કરીને, ઉચ્ચ આયનીકરણ સંભવિતતા ધરાવતી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને, વગેરે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જનો વિકાસ સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર મોટા સપાટીની વક્રતા સાથે ઇલેક્ટ્રોડની નજીકના તીવ્ર અસંગત ક્ષેત્રોમાં થાય છે. આ સ્પાયર્સ, માસ્ટ્સ, વાયર, વિદ્યુત ઉપકરણોના વિવિધ તત્વો હોઈ શકે છે જેનો એક જટિલ આકાર હોય છે, અને માનવ વાળ પણ. આવા ઇલેક્ટ્રોડને કોરોના ઇલેક્ટ્રોડ કહેવામાં આવે છે. આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓ અને, તે મુજબ, ગેસ ગ્લો તેની નજીક જ થાય છે.

કેથોડ (નકારાત્મક કોરોના) પર જ્યારે આયનોથી બોમ્બમારો કરવામાં આવે ત્યારે અને ફોટોયોનાઇઝેશનના પરિણામે એનોડ (પોઝિટિવ કોરોના) બંને પર કોરોના બની શકે છે. નકારાત્મક કોરોના, જેમાં થર્મલ ઉત્સર્જનના પરિણામે આયનીકરણ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોડથી દૂર નિર્દેશિત થાય છે, તે સમાન ગ્લો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સકારાત્મક કોરોનામાં, સ્ટ્રીમર્સ અવલોકન કરી શકાય છે - તૂટેલી ગોઠવણીની તેજસ્વી રેખાઓ જે સ્પાર્ક ચેનલોમાં ફેરવી શકે છે.

કુદરતી પરિસ્થિતિઓમાં કોરોના ડિસ્ચાર્જનું ઉદાહરણ ઉચ્ચ માસ્ટ્સ, ટ્રીટોપ્સ વગેરેની ટોચ પર થાય છે. તેઓ વાતાવરણમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ પર રચાય છે, ઘણીવાર વાવાઝોડા પહેલા અથવા બરફવર્ષા દરમિયાન. વધુમાં, તેઓ જ્વાળામુખીની રાખના વાદળમાં ફસાયેલા વિમાનની ચામડી પર રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા.

પાવર લાઇનના વાયરો પર કોરોના ડિસ્ચાર્જ થવાથી વીજળીનું નોંધપાત્ર નુકસાન થાય છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર, કોરોના ડિસ્ચાર્જ આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં ફેરવાઈ શકે છે. તે વિવિધ રીતે લડવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, વાહકની વક્રતાની ત્રિજ્યા વધારીને.

વાયુઓ અને પ્લાઝ્મામાં વિદ્યુત પ્રવાહ

સંપૂર્ણ અથવા આંશિક રીતે આયોનાઇઝ્ડ ગેસને પ્લાઝ્મા કહેવામાં આવે છે અને તેને પદાર્થની ચોથી અવસ્થા માનવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, પ્લાઝ્મા ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે, કારણ કે તેના ઘટક કણોનો કુલ ચાર્જ શૂન્ય છે. આ તેને ઇલેક્ટ્રોન બીમ જેવી અન્ય ચાર્જ થયેલ કણ સિસ્ટમોથી અલગ પાડે છે.

કુદરતી પરિસ્થિતિઓમાં, પ્લાઝ્મા રચાય છે, એક નિયમ તરીકે, ઉચ્ચ તાપમાને ગેસ પરમાણુઓની અથડામણને કારણે ઊંચી ઝડપે. બ્રહ્માંડમાં બેરિયોનિક દ્રવ્યની જબરજસ્ત બહુમતી પ્લાઝ્માની સ્થિતિમાં છે. આ તારાઓ છે, ઇન્ટરસ્ટેલર મેટરનો એક ભાગ, ઇન્ટરગેલેક્ટિક ગેસ. પૃથ્વીનું આયનોસ્ફિયર પણ દુર્લભ, નબળું આયનીકરણ પ્લાઝ્મા છે.

આયનીકરણની ડિગ્રી એ પ્લાઝ્માની એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે - તેના વાહક ગુણધર્મો તેના પર નિર્ભર છે. આયનોઇઝેશનની ડિગ્રીને એકમ વોલ્યુમ દીઠ અણુઓની કુલ સંખ્યા અને આયનાઇઝ્ડ અણુઓની સંખ્યાના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. પ્લાઝ્મા જેટલું વધુ આયનોઈઝ્ડ છે, તેની વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે. વધુમાં, તે ઉચ્ચ ગતિશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

તેથી, આપણે જોઈએ છીએ કે ડિસ્ચાર્જ ચેનલની અંદર વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરતા વાયુઓ પ્લાઝમા સિવાય બીજું કંઈ નથી. આમ, ગ્લો અને કોરોના ડિસ્ચાર્જ કોલ્ડ પ્લાઝ્માનાં ઉદાહરણો છે; લાઈટનિંગ સ્પાર્ક ચેનલ અથવા ઈલેક્ટ્રિક આર્ક એ ગરમ, લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનાઈઝ્ડ પ્લાઝ્માના ઉદાહરણો છે.

ધાતુઓ, પ્રવાહી અને વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ - તફાવતો અને સમાનતા

ચાલો અન્ય માધ્યમોમાં વર્તમાનના ગુણધર્મોની તુલનામાં ગેસ ડિસ્ચાર્જની લાક્ષણિકતા દર્શાવતી વિશેષતાઓને ધ્યાનમાં લઈએ.

ધાતુઓમાં, વર્તમાન એ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત હિલચાલ છે, જે રાસાયણિક ફેરફારોને લાગુ પાડતી નથી. આ પ્રકારના વાહકને પ્રથમ પ્રકારના વાહક કહેવામાં આવે છે; તેમાં ધાતુઓ અને એલોય ઉપરાંત કોલસો, કેટલાક ક્ષાર અને ઓક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે. તેઓ ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતા દ્વારા અલગ પડે છે.

બીજા પ્રકારના વાહક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે, એટલે કે આલ્કલી, એસિડ અને ક્ષારના પ્રવાહી જલીય દ્રાવણ. વર્તમાન પસાર થવું એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ - ઇલેક્ટ્રોલિસિસમાં રાસાયણિક પરિવર્તન સાથે સંકળાયેલું છે. પાણીમાં ઓગળેલા પદાર્થના આયન, સંભવિત તફાવતના પ્રભાવ હેઠળ, વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે: હકારાત્મક કેશન - કેથોડ તરફ, નકારાત્મક આયન - એનોડ તરફ. પ્રક્રિયા ગેસના પ્રકાશન અથવા કેથોડ પર ધાતુના સ્તરના જુબાની સાથે છે. બીજા પ્રકારનાં વાહક આયનીય વાહકતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

વાયુઓની વાહકતા માટે, તે, પ્રથમ, અસ્થાયી છે, અને બીજું, તે દરેક સાથે સમાનતા અને તફાવતના ચિહ્નો ધરાવે છે. આમ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને વાયુઓ બંનેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ એ વિરોધી ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ નિર્દેશિત વિપરીત ચાર્જ કણોનો પ્રવાહ છે. જો કે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સંપૂર્ણપણે આયનીય વાહકતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, ગેસ સ્રાવમાં, ઇલેક્ટ્રોનિક અને આયનીય પ્રકારની વાહકતાના સંયોજન સાથે, અગ્રણી ભૂમિકા ઇલેક્ટ્રોનની છે. પ્રવાહી અને વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ વચ્ચેનો બીજો તફાવત આયનીકરણની પ્રકૃતિ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં, ઓગળેલા સંયોજનના અણુઓ પાણીમાં વિસર્જન કરે છે, પરંતુ ગેસમાં, પરમાણુઓ તૂટી પડતા નથી, પરંતુ માત્ર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે. તેથી, ગેસ ડિસ્ચાર્જ, ધાતુઓમાં વર્તમાનની જેમ, રાસાયણિક ફેરફારો સાથે સંકળાયેલ નથી.

પ્રવાહી અને વાયુઓમાં વર્તમાન પણ અલગ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની વાહકતા સામાન્ય રીતે ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરે છે, પરંતુ ગેસ ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન તે જોવા મળતું નથી. વાયુઓની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા વધુ જટિલ છે, જે પ્લાઝ્માના ગુણધર્મો સાથે સંકળાયેલ છે.

વાયુઓમાં અને શૂન્યાવકાશમાં વિદ્યુત પ્રવાહની સામાન્ય અને વિશિષ્ટ વિશેષતાઓનો પણ ઉલ્લેખ કરવો જોઈએ. વેક્યુમ એ લગભગ સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક છે. "લગભગ" - કારણ કે શૂન્યાવકાશમાં, મફત ચાર્જ કેરિયર્સની ગેરહાજરી (વધુ ચોક્કસ રીતે, અત્યંત ઓછી સાંદ્રતા) હોવા છતાં, વર્તમાન પણ શક્ય છે. પરંતુ સંભવિત વાહકો પહેલેથી જ ગેસમાં હાજર છે; તેમને ફક્ત આયનોઇઝ્ડ કરવાની જરૂર છે. ચાર્જ કેરિયર્સને પદાર્થમાંથી વેક્યૂમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. એક નિયમ તરીકે, આ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જનની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે જ્યારે કેથોડ ગરમ થાય છે (થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન). પરંતુ વિવિધ પ્રકારના ગેસ ડિસ્ચાર્જમાં, ઉત્સર્જન, જેમ આપણે જોયું તેમ, મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

ટેકનોલોજીમાં ગેસ ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ

ચોક્કસ સ્રાવની હાનિકારક અસરો ઉપર સંક્ષિપ્તમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે. હવે ચાલો ધ્યાન આપીએ કે તેઓ ઉદ્યોગમાં અને રોજિંદા જીવનમાં જે લાભો લાવે છે.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ (વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર્સ) અને કોટિંગ તકનીકમાં થાય છે (કેથોડ કાટની ઘટના પર આધારિત કેથોડ સ્પુટરિંગ પદ્ધતિ). ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં તેનો ઉપયોગ આયન અને ઇલેક્ટ્રોન બીમ બનાવવા માટે થાય છે. ગ્લો ડિસ્ચાર્જના ઉપયોગના વ્યાપકપણે જાણીતા વિસ્તારો ફ્લોરોસન્ટ અને કહેવાતા ઉર્જા-કાર્યક્ષમ લેમ્પ અને સુશોભિત નિયોન અને આર્ગોન ગેસ ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબ છે. વધુમાં, ગ્લો ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં થાય છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ ફ્યુઝમાં અને ચોક્કસ મેટલ પ્રોસેસિંગ (સ્પાર્ક કટીંગ, ડ્રિલિંગ અને તેથી વધુ) માટે ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ પદ્ધતિઓમાં થાય છે. પરંતુ તે આંતરિક કમ્બશન એન્જિન અને ઘરગથ્થુ ઉપકરણો (ગેસ સ્ટોવ) માટે સ્પાર્ક પ્લગમાં તેના ઉપયોગ માટે જાણીતું છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જ, પ્રથમ વખત 1876 માં લાઇટિંગ ટેક્નોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાયો હતો (યાબ્લોચકોવ મીણબત્તી - "રશિયન લાઇટ"), હજુ પણ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે - ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોજેક્શન ઉપકરણો અને શક્તિશાળી સર્ચલાઇટ્સમાં. વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, આર્કનો ઉપયોગ પારો રેક્ટિફાયર્સમાં થાય છે. વધુમાં, તેનો ઉપયોગ ઈલેક્ટ્રીક વેલ્ડીંગ, મેટલ કટીંગ અને ઔદ્યોગિક ઈલેક્ટ્રીક ભઠ્ઠીઓમાં સ્ટીલ અને એલોયને ગંધવા માટે થાય છે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ આયન ગેસ શુદ્ધિકરણ માટે ઇલેક્ટ્રીક પ્રિસિપિટેટરમાં, પાર્ટિકલ કાઉન્ટર્સમાં, વીજળીના સળિયામાં અને એર કન્ડીશનીંગ સિસ્ટમ્સમાં થાય છે. કોરોના ડિસ્ચાર્જ ફોટોકોપિયર અને લેસર પ્રિન્ટરમાં પણ કામ કરે છે, જ્યાં તે ફોટોસેન્સિટિવ ડ્રમને ચાર્જ કરે છે અને ડિસ્ચાર્જ કરે છે અને પાવડરને ડ્રમમાંથી પેપરમાં ટ્રાન્સફર કરે છે.

આમ, તમામ પ્રકારના ગેસ ડિસ્ચાર્જને સૌથી વધુ વ્યાપક એપ્લિકેશન મળે છે. વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહનો ટેકનોલોજીના ઘણા ક્ષેત્રોમાં સફળતાપૂર્વક અને અસરકારક રીતે ઉપયોગ થાય છે.

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, વાયુઓ વીજળીનું સંચાલન કરતા નથી કારણ કે તેમના પરમાણુઓ વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, શુષ્ક હવા એક સારી ઇન્સ્યુલેટર છે, કારણ કે આપણે ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સમાં સૌથી સરળ પ્રયોગોની મદદથી ચકાસી શકીએ છીએ. જો કે, હવા અને અન્ય વાયુઓ વિદ્યુત પ્રવાહના વાહક બની જાય છે જો તેમાં આયનો એક અથવા બીજી રીતે બનાવવામાં આવે છે.

ચોખા. 100. જો આયનોઈઝ્ડ હોય તો હવા વિદ્યુત પ્રવાહનું વાહક બને છે

જ્યોત દ્વારા આયનીકરણ દરમિયાન હવાની વાહકતા દર્શાવતો સૌથી સરળ પ્રયોગ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 100: પ્લેટો પરનો ચાર્જ, જે લાંબા સમય સુધી ચાલુ રહે છે, જ્યારે પ્લેટો વચ્ચેની જગ્યામાં લિટ મેચ દાખલ કરવામાં આવે ત્યારે ઝડપથી અદૃશ્ય થઈ જાય છે.

ગેસ સ્રાવ.ગેસ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરવાની પ્રક્રિયાને સામાન્ય રીતે ગેસ ડિસ્ચાર્જ (અથવા ગેસમાં ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ) કહેવામાં આવે છે. ગેસ ડિસ્ચાર્જને બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: સ્વ-ટકાઉ અને બિન-સ્વ-ટકાઉ.

બિન-સ્વતંત્ર સ્રાવ.જો ગેસને જાળવવા માટે બાહ્ય સ્ત્રોતની જરૂર હોય તો ગેસમાં ડિસ્ચાર્જને બિન-સ્વ-નિર્ભર કહેવામાં આવે છે.

આયનીકરણ ગેસમાં આયનો ઊંચા તાપમાન, એક્સ-રે અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ, કિરણોત્સર્ગીતા, કોસ્મિક કિરણો વગેરેના પ્રભાવ હેઠળ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. આ બધા કિસ્સાઓમાં, અણુ અથવા પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાંથી એક અથવા વધુ ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે. પરિણામે, ગેસમાં હકારાત્મક આયનો અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન દેખાય છે. પ્રકાશિત ઇલેક્ટ્રોન તટસ્થ અણુઓ અથવા અણુઓ સાથે જોડી શકે છે, તેમને નકારાત્મક આયનોમાં ફેરવી શકે છે.

આયનીકરણ અને પુનઃસંયોજન.આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓ સાથે, રિવર્સ રિકોમ્બિનેશન પ્રક્રિયાઓ પણ ગેસમાં થાય છે: એકબીજા સાથે જોડાણ કરીને, હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનો અથવા હકારાત્મક આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન તટસ્થ અણુઓ અથવા અણુઓ બનાવે છે.

આયનીકરણ અને પુનઃસંયોજન પ્રક્રિયાઓના સતત સ્ત્રોતને કારણે સમય જતાં આયનની સાંદ્રતામાં ફેરફાર નીચે પ્રમાણે વર્ણવી શકાય છે. ચાલો ધારીએ કે આયનીકરણ સ્ત્રોત હકારાત્મક આયનો બનાવે છે અને એકમ સમય દીઠ ગેસના એકમ વોલ્યુમ દીઠ સમાન સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન બનાવે છે. જો ગેસમાં કોઈ વિદ્યુત પ્રવાહ ન હોય અને પ્રસરણને કારણે વિચારણા હેઠળના જથ્થામાંથી આયનોના પ્રસ્થાનની અવગણના કરી શકાય, તો આયન સાંદ્રતા ઘટાડવા માટેની એકમાત્ર પદ્ધતિ પુનઃસંયોજન હશે.

પુનઃસંયોજન ત્યારે થાય છે જ્યારે હકારાત્મક આયન ઇલેક્ટ્રોનને મળે છે. આવી બેઠકોની સંખ્યા આયનોની સંખ્યા અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા બંને માટે પ્રમાણસર છે, એટલે કે . તેથી, એકમ સમય દીઠ એકમ વોલ્યુમ દીઠ આયનોની સંખ્યામાં ઘટાડો ફોર્મમાં લખી શકાય છે, જ્યાં a એ સ્થિર મૂલ્ય છે જેને પુનઃસંયોજન ગુણાંક કહેવાય છે.

જો રજૂ કરાયેલ ધારણાઓ માન્ય હોય, તો ગેસમાં આયનો માટે સંતુલન સમીકરણ ફોર્મમાં લખવામાં આવશે.

અમે આ વિભેદક સમીકરણને સામાન્ય સ્વરૂપમાં હલ કરીશું નહીં, પરંતુ કેટલાક રસપ્રદ વિશેષ કિસ્સાઓ પર વિચાર કરીશું.

સૌ પ્રથમ, અમે નોંધીએ છીએ કે થોડા સમય પછી આયનીકરણ અને પુનઃસંયોજનની પ્રક્રિયાઓ એકબીજાને વળતર આપવી જોઈએ અને ગેસમાં સતત એકાગ્રતા સ્થાપિત થશે; તે જોઈ શકાય છે કે જ્યારે

આયનીકરણ સ્ત્રોત જેટલો વધુ શક્તિશાળી અને પુનઃસંયોજન ગુણાંક a જેટલો ઓછો હશે, તેટલી સ્થિર આયન સાંદ્રતા વધારે છે.

ionizer બંધ કર્યા પછી, આયન સાંદ્રતામાં ઘટાડો સમીકરણ (1) દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે, જેમાં તમારે પ્રારંભિક સાંદ્રતા મૂલ્ય તરીકે લેવાની જરૂર છે.

એકીકરણ પછી ફોર્મમાં આ સમીકરણ ફરીથી લખવાથી આપણને મળે છે

આ કાર્યનો ગ્રાફ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 101. તે હાઇપરબોલા છે, જેનાં લક્ષણો સમય અક્ષ અને ઊભી સીધી રેખા છે. અલબત્ત, મૂલ્યોને અનુરૂપ હાયપરબોલાના માત્ર વિભાગનો જ ભૌતિક અર્થ છે. એકાગ્રતામાં ઘટાડાનો ધીમો સ્વભાવ નોંધો ઘાતાંકીય ક્ષીણ પ્રક્રિયાઓની તુલનામાં સમય સાથે જે ઘણી વખત ભૌતિકશાસ્ત્રમાં જોવા મળે છે, જે ત્યારે સાકાર થાય છે જ્યારે કોઈપણ જથ્થાના ઘટાડાની દર આ જથ્થાના તાત્કાલિક મૂલ્યની પ્રથમ શક્તિના પ્રમાણસર હોય છે.

ચોખા. 101. આયનીકરણ સ્ત્રોત બંધ કર્યા પછી ગેસમાં આયનોની સાંદ્રતામાં ઘટાડો

બિન-સ્વ-વાહકતા.જો ગેસ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં હોય તો આયનાઇઝર કામ કરવાનું બંધ કરી દે તે પછી આયન સાંદ્રતામાં ઘટાડો થવાની પ્રક્રિયા નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બને છે. ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોને ઇલેક્ટ્રોડ પર ખેંચીને, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર આયનાઇઝરની ગેરહાજરીમાં ગેસની વિદ્યુત વાહકતાને શૂન્ય સુધી ઘટાડી શકે છે.

બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્ત્રાવના નિયમોને સમજવા માટે, ચાલો આપણે સરળતા માટે એ કેસને ધ્યાનમાં લઈએ જ્યારે બાહ્ય સ્ત્રોત દ્વારા આયનાઇઝ્ડ ગેસમાં પ્રવાહ એકબીજાની સમાંતર બે ફ્લેટ ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે વહે છે. આ કિસ્સામાં, આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન તેમની વચ્ચેના અંતર માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર લાગુ વોલ્ટેજના ગુણોત્તર સમાન, તીવ્રતા E ના સમાન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની ગતિશીલતા.સતત લાગુ વોલ્ટેજ સાથે, સર્કિટમાં ચોક્કસ સ્થિર વર્તમાન તાકાત 1 સ્થાપિત થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે આયનાઇઝ્ડ ગેસમાં ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો સતત ગતિએ આગળ વધે છે. આ હકીકતને સમજાવવા માટે, આપણે ધારવું જોઈએ કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સતત પ્રવેગક બળ ઉપરાંત, ગતિશીલ આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન પ્રતિકારક દળોને આધિન છે જે વધતી ઝડપ સાથે વધે છે. આ દળો તટસ્થ અણુઓ અને ગેસ પરમાણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની અથડામણની સરેરાશ અસરનું વર્ણન કરે છે. પ્રતિકાર શક્તિઓ માટે આભાર

સરેરાશ, ઈલેક્ટ્રોન અને આયનોના સતત વેગ સ્થાપિત થાય છે, જે વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત Eના પ્રમાણસર હોય છે:

પ્રમાણસરતા ગુણાંકને ઇલેક્ટ્રોન અને આયન ગતિશીલતા કહેવામાં આવે છે. આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનની ગતિશીલતા અલગ અલગ મૂલ્યો ધરાવે છે અને તે ગેસના પ્રકાર, તેની ઘનતા, તાપમાન વગેરે પર આધાર રાખે છે.

વિદ્યુત પ્રવાહની ઘનતા, એટલે કે, એકમ વિસ્તાર દ્વારા એકમ સમય દીઠ ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો દ્વારા સ્થાનાંતરિત ચાર્જ, ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની સાંદ્રતા, તેમના ચાર્જ અને સ્થિર ગતિની ગતિ દ્વારા વ્યક્ત થાય છે.

અર્ધ-તટસ્થતા.સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, આયોનાઇઝ્ડ ગેસ સંપૂર્ણ રીતે ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે, અથવા, જેમ તેઓ કહે છે, અર્ધ-તટસ્થ હોય છે, કારણ કે પ્રમાણમાં ઓછી સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો ધરાવતા નાના વોલ્યુમોમાં, વિદ્યુત તટસ્થતાની સ્થિતિનું ઉલ્લંઘન થઈ શકે છે. આનો અર્થ એ છે કે સંબંધ સંતુષ્ટ છે

બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ દરમિયાન વર્તમાન ઘનતા.ગેસમાં બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ દરમિયાન વર્તમાન વાહકોની સાંદ્રતામાં ફેરફાર માટેનો કાયદો મેળવવા માટે, બાહ્ય સ્ત્રોત અને પુનઃસંયોજન દ્વારા આયનીકરણની પ્રક્રિયાઓ સાથે, તે પણ ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે. ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોનું ઇલેક્ટ્રોડમાં ભાગવું. વોલ્યુમમાંથી ઇલેક્ટ્રોડ વિસ્તાર દીઠ એકમ સમય દીઠ કણોની સંખ્યા બરાબર છે. અમે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના ગેસના જથ્થા દ્વારા આ સંખ્યાને વિભાજીત કરીને આવા કણોની સાંદ્રતામાં ઘટાડો દર મેળવીએ છીએ. તેથી, વર્તમાનની હાજરીમાં (1) ને બદલે સંતુલન સમીકરણ ફોર્મમાં લખવામાં આવશે

શાસન સ્થાપિત કરવા માટે, જ્યારે (8) થી આપણે મેળવીએ છીએ

સમીકરણ (9) અમને લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ (અથવા ક્ષેત્રની શક્તિ E પર) પર બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ દરમિયાન સ્થિર-સ્થિતિ વર્તમાન ઘનતાની અવલંબન શોધવાની મંજૂરી આપે છે.

બે મર્યાદિત કેસ તરત જ દૃશ્યમાન છે.

ઓહ્મનો કાયદો.નીચા વોલ્ટેજ પર, જ્યારે સમીકરણ (9) માં જમણી બાજુના બીજા પદને અવગણી શકાય છે, જેના પછી આપણે સૂત્રો (7) મેળવીએ છીએ અને આપણી પાસે છે

વર્તમાન ઘનતા લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈના પ્રમાણસર છે. આમ, નબળા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ માટે, ઓહ્મનો કાયદો સંતુષ્ટ છે.

સંતૃપ્તિ વર્તમાન.સમીકરણ (9) માં ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની ઓછી સાંદ્રતા પર, પ્રથમ (જમણી બાજુએ શરતોની દ્રષ્ટિએ ચતુર્ભુજ) અવગણવામાં આવી શકે છે. આ અંદાજમાં, વર્તમાન ઘનતા વેક્ટરને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, અને તેનું મોડ્યુલસ

લાગુ વોલ્ટેજ પર આધાર રાખતો નથી. આ પરિણામ મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો માટે માન્ય છે. આ કિસ્સામાં આપણે સંતૃપ્તિ વર્તમાન વિશે વાત કરીએ છીએ.

સમીકરણ (9) નો આશરો લીધા વિના બંને માનવામાં આવતા મર્યાદિત કેસોનો અભ્યાસ કરી શકાય છે. જો કે, આ રીતે, વધતા વોલ્ટેજ સાથે, ઓહ્મના નિયમમાંથી વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની બિનરેખીય અવલંબન તરફ સંક્રમણ કેવી રીતે થાય છે તે શોધી કાઢવું ​​અશક્ય છે.

પ્રથમ મર્યાદિત કિસ્સામાં, જ્યારે વર્તમાન ખૂબ જ નાનો હોય છે, ત્યારે ડિસ્ચાર્જ પ્રદેશમાંથી ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોને દૂર કરવાની મુખ્ય પદ્ધતિ પુનઃસંયોજન છે. તેથી, સ્થિર એકાગ્રતા માટે, અમે અભિવ્યક્તિ (2) નો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ, જે (7) ને ધ્યાનમાં લેતા, તરત જ સૂત્ર (10) આપે છે. બીજા મર્યાદિત કિસ્સામાં, તેનાથી વિપરીત, પુનઃસંયોજનને અવગણવામાં આવે છે. મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં, જો તેમની સાંદ્રતા પૂરતી ઓછી હોય તો, એક ઇલેક્ટ્રોડથી બીજા ઇલેક્ટ્રોડમાં ઉડાન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોને નોંધપાત્ર રીતે ફરીથી સંયોજિત થવાનો સમય નથી. પછી બાહ્ય સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્પાદિત તમામ ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો ઇલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે અને કુલ વર્તમાન ઘનતા બરાબર છે તે આયનાઇઝેશન ચેમ્બરની લંબાઈના પ્રમાણસર છે, કારણ કે ionizer દ્વારા ઉત્પાદિત ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની કુલ સંખ્યા I ના પ્રમાણસર છે.

ગેસ ડિસ્ચાર્જનો પ્રાયોગિક અભ્યાસ.બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જના સિદ્ધાંતના તારણો પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે. ગેસમાં ડિસ્ચાર્જનો અભ્યાસ કરવા માટે, બે મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે ગ્લાસ ટ્યુબનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે. આવા ઇન્સ્ટોલેશનનું ઇલેક્ટ્રિકલ ડાયાગ્રામ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 102. ગતિશીલતા

ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો ગેસના દબાણ (દબાણના વિપરિત પ્રમાણસર) પર ખૂબ આધાર રાખે છે, તેથી ઓછા દબાણ પર પ્રયોગો હાથ ધરવા તે અનુકૂળ છે.

ફિગ માં. આકૃતિ 103 ટ્યુબના ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર લાગુ થતા વોલ્ટેજ પર ટ્યુબમાં વર્તમાન તાકાત I ની અવલંબન દર્શાવે છે. ટ્યુબમાં આયનીકરણ બનાવી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, એક્સ-રે અથવા અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો દ્વારા અથવા નબળા કિરણોત્સર્ગી દવાનો ઉપયોગ કરીને. આયનોનો બાહ્ય સ્ત્રોત યથાવત રહે તે માત્ર આવશ્યક છે. OA વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાનો રેખીય વિભાગ ઓહ્મના કાયદાની લાગુ પડવાની શ્રેણીને અનુરૂપ છે.

ચોખા. 102. ગેસ ડિસ્ચાર્જના અભ્યાસ માટે ઇન્સ્ટોલેશન ડાયાગ્રામ

ચોખા. 103. ગેસ ડિસ્ચાર્જની પ્રાયોગિક વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ

વિભાગમાં, વર્તમાન તાકાત વોલ્ટેજ પર બિનરેખીય રીતે આધાર રાખે છે. બિંદુ B થી શરૂ કરીને, વર્તમાન સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે અને ચોક્કસ વિસ્તાર પર સ્થિર રહે છે. આ બધું સૈદ્ધાંતિક અનુમાનોને અનુરૂપ છે.

સ્વતંત્ર સ્રાવ.જો કે, બિંદુ C પર વિદ્યુતપ્રવાહ ફરીથી વધવા માંડે છે, પહેલા ધીમે ધીમે અને પછી ખૂબ જ તીવ્ર. આનો અર્થ એ છે કે ગેસમાં આયનોનો નવો, આંતરિક સ્ત્રોત દેખાયો છે. જો આપણે હવે બાહ્ય સ્ત્રોતને દૂર કરીએ, તો ગેસમાં સ્રાવ બંધ થતો નથી, એટલે કે, સ્રાવ બિન-સ્વ-નિર્ભરમાંથી સ્વ-નિર્ભર થઈ જાય છે. સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, નવા ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની રચના ગેસમાં જ આંતરિક પ્રક્રિયાઓના પરિણામે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોન અસર આયનીકરણ.બિન-સ્વ-નિર્ભર સ્રાવમાંથી સ્વ-ટકાઉ સ્રાવમાં સંક્રમણ દરમિયાન વર્તમાનમાં વધારો હિમપ્રપાતની જેમ થાય છે અને તેને ગેસનું વિદ્યુત ભંગાણ કહેવામાં આવે છે. જે વોલ્ટેજ પર બ્રેકડાઉન થાય છે તેને ઇગ્નીશન વોલ્ટેજ કહેવાય છે. તે ગેસના પ્રકાર અને ગેસના દબાણના ઉત્પાદન અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના અંતર પર આધારિત છે.

વધતા લાગુ વોલ્ટેજ સાથે વર્તમાન શક્તિમાં હિમપ્રપાત જેવી વૃદ્ધિ માટે જવાબદાર ગેસની પ્રક્રિયાઓ તટસ્થ અણુઓ અથવા ગેસના પરમાણુઓના આયનીકરણ સાથે સંકળાયેલી છે જે વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા પૂરતા પ્રમાણમાં પ્રવેગિત મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા કરવામાં આવે છે.

ઉચ્ચ ઊર્જા. તટસ્થ અણુ અથવા પરમાણુ સાથેની આગલી અથડામણ પહેલાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત E અને ઇલેક્ટ્રોનનો અર્થ મુક્ત માર્ગ X માટે પ્રમાણસર છે:

જો આ ઉર્જા તટસ્થ અણુ અથવા પરમાણુને આયનીકરણ કરવા માટે પૂરતી હોય, એટલે કે આયનીકરણના કાર્ય કરતાં વધી જાય

પછી જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન અણુ અથવા પરમાણુ સાથે અથડાય છે, ત્યારે તે આયનીકરણ થાય છે. પરિણામે, એક ઇલેક્ટ્રોનને બદલે, બે દેખાય છે. તેઓ, બદલામાં, ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્ર દ્વારા વેગ આપે છે અને તેમના માર્ગમાં આવતા અણુઓ અથવા પરમાણુઓને આયનાઇઝ કરે છે, વગેરે. પ્રક્રિયા હિમપ્રપાતની જેમ વિકસે છે અને તેને ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત કહેવામાં આવે છે. વર્ણવેલ આયનીકરણ પદ્ધતિને ઇલેક્ટ્રોન અસર આયનીકરણ કહેવામાં આવે છે.

તટસ્થ ગેસ અણુઓનું આયનીકરણ મુખ્યત્વે હકારાત્મક આયનોને બદલે ઇલેક્ટ્રોનની અસરને કારણે થાય છે તે પ્રાયોગિક પુરાવા જે. ટાઉનસેન્ડ દ્વારા આપવામાં આવ્યા હતા. તેણે નળાકાર કેપેસિટરના રૂપમાં એક આયનીકરણ ચેમ્બર લીધો, જેનો આંતરિક ઇલેક્ટ્રોડ સિલિન્ડરની ધરી સાથે વિસ્તરેલો પાતળો મેટલ થ્રેડ હતો. આવા ચેમ્બરમાં, પ્રવેગક વિદ્યુત ક્ષેત્ર અત્યંત અસંગત હોય છે, અને આયનીકરણમાં મુખ્ય ભૂમિકા કણો દ્વારા ભજવવામાં આવે છે જે ફિલામેન્ટની નજીકના સૌથી મજબૂત ક્ષેત્રના ક્ષેત્રમાં આવે છે. અનુભવ દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના સમાન વોલ્ટેજ પર, જ્યારે બાહ્ય સિલિન્ડરને બદલે ફિલામેન્ટ પર હકારાત્મક સંભવિત લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહ વધારે હોય છે. તે આ કિસ્સામાં છે કે વર્તમાન બનાવતા તમામ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન સૌથી મજબૂત ક્ષેત્રના ક્ષેત્રમાંથી આવશ્યકપણે પસાર થાય છે.

કેથોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન.સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ ત્યારે જ સ્થિર હોઈ શકે છે જો ગેસમાં નવા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન સતત દેખાય, કારણ કે હિમપ્રપાતમાં ઉદ્ભવતા તમામ ઇલેક્ટ્રોન એનોડ સુધી પહોંચે છે અને રમતમાંથી દૂર થઈ જાય છે. નવા ઈલેક્ટ્રોન કેથોડમાંથી પોઝિટિવ આયનો દ્વારા બહાર ફેંકાઈ જાય છે, જે કેથોડ તરફ આગળ વધતી વખતે ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા પણ ઝડપી બને છે અને આ માટે પૂરતી ઊર્જા મેળવે છે.

કેથોડ માત્ર આયનો દ્વારા બોમ્બમારાના પરિણામે જ નહીં, પણ જ્યારે ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય ત્યારે સ્વતંત્ર રીતે પણ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરી શકે છે. આ પ્રક્રિયાને થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન કહેવામાં આવે છે, અને તેને ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનના બાષ્પીભવનના એક પ્રકાર તરીકે ગણી શકાય. સામાન્ય રીતે તે તાપમાન પર થાય છે જ્યારે કેથોડ સામગ્રીનું બાષ્પીભવન હજી પણ નાનું હોય છે. સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જના કિસ્સામાં, કેથોડ સામાન્ય રીતે ગરમ થતું નથી

ફિલામેન્ટ, જેમ કે વેક્યૂમ ટ્યુબમાં, પરંતુ જ્યારે તે હકારાત્મક આયનો સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે ત્યારે ગરમીના પ્રકાશનને કારણે. તેથી, જ્યારે આયનોની ઉર્જા ઇલેક્ટ્રોનને પછાડવા માટે અપૂરતી હોય ત્યારે પણ કેથોડ ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરે છે.

ગેસમાં સ્વ-નિર્ભર સ્રાવ માત્ર વધતા વોલ્ટેજ અને બાહ્ય આયનીકરણ સ્ત્રોતને દૂર કરીને બિન-સ્વ-નિર્ભરમાંથી સંક્રમણના પરિણામે જ નહીં, પણ થ્રેશોલ્ડ ઇગ્નીશન વોલ્ટેજ કરતાં વધુ વોલ્ટેજના સીધા ઉપયોગ સાથે પણ થાય છે. . થિયરી બતાવે છે કે સ્રાવને સળગાવવા માટે, આયનોની ખૂબ ઓછી માત્રા પૂરતી છે, જે હંમેશા તટસ્થ ગેસમાં હાજર હોય છે, જો માત્ર કુદરતી કિરણોત્સર્ગી પૃષ્ઠભૂમિને કારણે હોય.

ગેસના ગુણધર્મો અને દબાણના આધારે, ઇલેક્ટ્રોડ્સનું રૂપરેખાંકન અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર લાગુ વોલ્ટેજ, વિવિધ પ્રકારના સ્વ-ડિસ્ચાર્જ શક્ય છે.

ગ્લો ડિસ્ચાર્જ.નીચા દબાણે (પારાના મિલીમીટરના દસમા અને સોમા ભાગમાં), ટ્યુબમાં ગ્લો ડિસ્ચાર્જ જોવા મળે છે. ગ્લો ડિસ્ચાર્જને સળગાવવા માટે, કેટલાક સો અથવા તો દસ વોલ્ટનો વોલ્ટેજ પૂરતો છે. ગ્લો ડિસ્ચાર્જમાં ચાર લાક્ષણિક પ્રદેશોને ઓળખી શકાય છે. આ કેથોડ ડાર્ક સ્પેસ, ગ્લો (અથવા નકારાત્મક) ગ્લો, ફેરાડે ડાર્ક સ્પેસ અને ગ્લોઈંગ પોઝીટીવ કોલમ છે, જે એનોડ અને કેથોડ વચ્ચેની મોટાભાગની જગ્યા રોકે છે.

પ્રથમ ત્રણ પ્રદેશો કેથોડની નજીક સ્થિત છે. તે અહીં છે કે સંભવિતમાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે, જે કેથોડ ડાર્ક સ્પેસ અને સ્મોલ્ડરિંગ ગ્લોની સીમા પર હકારાત્મક આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા સાથે સંકળાયેલ છે. કેથોડ ડાર્ક સ્પેસના પ્રદેશમાં ત્વરિત ઇલેક્ટ્રોન સ્મોલ્ડરિંગ ગ્લોના પ્રદેશમાં તીવ્ર અસર આયનીકરણ પેદા કરે છે. તટસ્થ અણુઓ અથવા પરમાણુઓમાં આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનના પુનઃસંયોજનને કારણે ગ્લો થાય છે. પોઝિટિવ ડિસ્ચાર્જ કૉલમ સંભવિતમાં થોડો ઘટાડો અને ઉત્તેજિત અણુઓ અથવા ગેસના પરમાણુઓ જમીનની સ્થિતિમાં પરત આવવાને કારણે ગ્લો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જ.ગેસમાં પ્રમાણમાં ઊંચા દબાણે (વાતાવરણીય દબાણના ક્રમ પર), કંડક્ટરના પોઇન્ટેડ વિભાગોની નજીક, જ્યાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ખૂબ જ અસંગત હોય છે, ત્યાં સ્રાવ જોવા મળે છે, જેનો તેજસ્વી વિસ્તાર કોરોના જેવો દેખાય છે. કોરોના ડિસ્ચાર્જ કેટલીકવાર ઝાડની ટોચ, શિપ માસ્ટ વગેરે પર કુદરતી રીતે થાય છે (“સેન્ટ એલ્મોઝ ફાયર”). હાઈ વોલ્ટેજ ટેક્નોલોજીમાં કોરોના ડિસ્ચાર્જને ધ્યાનમાં લેવું પડે છે, જ્યારે આ ડિસ્ચાર્જ હાઈ-વોલ્ટેજ પાવર લાઈનના વાયરની આસપાસ થાય છે અને વીજળીનું નુકસાન થાય છે. નક્કર અને પ્રવાહી કણોની અશુદ્ધિઓમાંથી ઔદ્યોગિક વાયુઓને શુદ્ધ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક પ્રિસિપિટેટર્સમાં કોરોના ડિસ્ચાર્જ ઉપયોગી વ્યવહારિક એપ્લિકેશન શોધે છે.

જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનો વોલ્ટેજ વધે છે તેમ, કોરોના ડિસ્ચાર્જ સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જમાં ફેરવાય છે અને વચ્ચેના અંતરના સંપૂર્ણ ભંગાણ સાથે

ઇલેક્ટ્રોડ્સ તે તેજસ્વી ઝિગઝેગ બ્રાન્ચિંગ ચેનલોના સમૂહ જેવું લાગે છે, જે તરત જ ડિસ્ચાર્જ ગેપને વેધન કરે છે અને એક બીજાને વિચિત્ર રીતે બદલી નાખે છે. એક સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ મોટી માત્રામાં ગરમી, તેજસ્વી વાદળી-સફેદ ગ્લો અને મજબૂત ક્રેકલિંગ સાથે છે. તે ઇલેક્ટ્રોફોર મશીનના દડાઓ વચ્ચે અવલોકન કરી શકાય છે. વિશાળ સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જનું ઉદાહરણ કુદરતી વીજળી છે, જ્યાં વર્તમાન તાકાત 5-105 A સુધી પહોંચે છે, અને સંભવિત તફાવત 109 V સુધી પહોંચે છે.

કારણ કે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ વાતાવરણીય (અને ઉચ્ચ) દબાણ પર થાય છે, ઇગ્નીશન વોલ્ટેજ ખૂબ વધારે છે: 1 સે.મી.ના ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના અંતર સાથે સૂકી હવામાં તે લગભગ 30 kV છે.

ઇલેક્ટ્રિક આર્ક.સ્વતંત્ર ગેસ ડિસ્ચાર્જનો ચોક્કસ વ્યવહારિક રીતે મહત્વપૂર્ણ પ્રકાર એ ઇલેક્ટ્રિક આર્ક છે. જ્યારે બે કાર્બન અથવા મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ તેમના સંપર્કના બિંદુએ સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ઉચ્ચ સંપર્ક પ્રતિકારને કારણે મોટી માત્રામાં ગરમી છોડવામાં આવે છે. પરિણામે, થર્મિઓનિક ઉત્સર્જન શરૂ થાય છે અને જ્યારે ઇલેક્ટ્રોડ અલગ થઈ જાય છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે અત્યંત આયનોઈઝ્ડ, અત્યંત વાહક વાયુની તેજસ્વી ઝળહળતી ચાપ દેખાય છે. નાની ચાપમાં પણ વર્તમાન શક્તિ ઘણા એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે, અને મોટા ચાપમાં - લગભગ 50 V ના વોલ્ટેજ પર કેટલાક સો એમ્પીયર. ઇલેક્ટ્રિક આર્કનો ઉપયોગ ટેક્નોલોજીમાં શક્તિશાળી પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે, ઇલેક્ટ્રિક ભઠ્ઠીઓમાં અને ઇલેક્ટ્રિક વેલ્ડીંગ માટે થાય છે. . લગભગ 0.5 V ના વોલ્ટેજ સાથેનું નબળું રિટાર્ડિંગ ક્ષેત્ર. આ ક્ષેત્ર ધીમા ઇલેક્ટ્રોનને એનોડ સુધી પહોંચતા અટકાવે છે. કેથોડ Kમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દ્વારા ગરમ થાય છે.

ફિગ માં. આકૃતિ 105 આ પ્રયોગોમાં મેળવેલા પ્રવેગક વોલ્ટેજ પર એનોડ સર્કિટમાં વર્તમાનની અવલંબન દર્શાવે છે. આ અવલંબન 4.9 V ના ગુણાંકમાં વોલ્ટેજ પર મેક્સિમા સાથે નોન-મોનોટોનિક અક્ષર ધરાવે છે.

અણુ ઊર્જા સ્તરોની વિવેકબુદ્ધિ.વોલ્ટેજ પર વિદ્યુતપ્રવાહની આ અવલંબન માત્ર પારાના અણુઓમાં અલગ સ્થિર અવસ્થાઓની હાજરી દ્વારા સમજાવી શકાય છે. જો અણુમાં અલગ સ્થિર અવસ્થાઓ ન હોય, એટલે કે, તેની આંતરિક ઊર્જા કોઈપણ મૂલ્યો લઈ શકતી હોય, તો અણુની આંતરિક ઊર્જામાં વધારા સાથે, કોઈપણ ઈલેક્ટ્રોન ઊર્જા પર સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ થઈ શકે છે. જો ત્યાં અલગ અવસ્થાઓ હોય, તો પછી અણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની અથડામણ માત્ર સ્થિતિસ્થાપક હોઈ શકે છે, જ્યાં સુધી ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જા અણુને જમીનની અવસ્થામાંથી સૌથી નીચી ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે અપૂરતી હોય.

સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા વ્યવહારીક રીતે બદલાતી નથી, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનનો સમૂહ પારાના અણુના સમૂહ કરતા ઘણો ઓછો હોય છે. આ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, એનોડ સુધી પહોંચતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વધતા વોલ્ટેજ સાથે એકવિધ રીતે વધે છે. જ્યારે પ્રવેગક વોલ્ટેજ 4.9 V સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન-અણુ અથડામણ અસ્થિર બની જાય છે. અણુઓની આંતરિક ઊર્જા એકાએક વધે છે, અને અથડામણના પરિણામે ઇલેક્ટ્રોન તેની લગભગ તમામ ગતિ ઊર્જા ગુમાવે છે.

રિટાર્ડિંગ ફીલ્ડ પણ ધીમા ઈલેક્ટ્રોનને એનોડમાં જવા દેતું નથી અને વર્તમાન તાકાત ઝડપથી ઘટી જાય છે. તે અદૃશ્ય થઈ જતું નથી કારણ કે કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન અસ્થિર અથડામણનો અનુભવ કર્યા વિના ગ્રીડ સુધી પહોંચે છે. બીજો અને અનુગામી વર્તમાન મેક્સિમા મેળવવામાં આવે છે કારણ કે 4.9 V ના ગુણાંકવાળા વોલ્ટેજ પર, ગ્રીડ તરફ જતા ઇલેક્ટ્રોન પારાના અણુઓ સાથે અનેક અસ્થિર અથડામણનો અનુભવ કરી શકે છે.

તેથી, 4.9 V ના સંભવિત તફાવતમાંથી પસાર થયા પછી જ ઈલેક્ટ્રોન અસ્થિર અથડામણ માટે જરૂરી ઊર્જા મેળવે છે. આનો અર્થ એ થાય છે કે પારાના અણુઓની આંતરિક ઊર્જા eV કરતાં ઓછી માત્રામાં બદલાઈ શકતી નથી, જે ઊર્જા વર્ણપટની વિવેકપૂર્ણતાને સાબિત કરે છે. અણુ આ નિષ્કર્ષની માન્યતા એ હકીકત દ્વારા પણ પુષ્ટિ મળે છે કે 4.9 V ના વોલ્ટેજ પર ડિસ્ચાર્જ ચમકવા લાગે છે: સ્વયંસ્ફુરિત સાથે ઉત્તેજિત અણુઓ

ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં સંક્રમણ, તેઓ દૃશ્યમાન પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે, જેની આવર્તન સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે તેની સાથે મેળ ખાય છે.

ફ્રેન્ક અને હર્ટ્ઝના શાસ્ત્રીય પ્રયોગોમાં, માત્ર ઉત્તેજના વીજસ્થિતિમાન જ નહીં, પરંતુ સંખ્યાબંધ અણુઓની આયનીકરણ સંભવિતતા પણ ઇલેક્ટ્રોન અસર પદ્ધતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવી હતી.

ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટીક્સમાં એક પ્રયોગનું ઉદાહરણ આપો કે જેના પરથી આપણે તારણ કાઢી શકીએ કે શુષ્ક હવા સારી ઇન્સ્યુલેટર છે.

ટેક્નોલોજીમાં હવાના અવાહક ગુણધર્મો ક્યાં વપરાય છે?

બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જ શું છે? તે કઈ પરિસ્થિતિઓમાં થાય છે?

સમજાવો કે પુનઃસંયોજનને કારણે સાંદ્રતામાં ઘટાડો થવાનો દર ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની સાંદ્રતાના વર્ગના પ્રમાણમાં શા માટે છે. શા માટે આ સાંદ્રતાને સમાન ગણી શકાય?

સૂત્ર (3) દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલા ઘટતા એકાગ્રતાના નિયમનો અર્થ શા માટે નથી, લાક્ષણિકતા સમયની વિભાવના રજૂ કરવા માટે, જેનો વ્યાપકપણે ક્ષતિગ્રસ્ત પ્રક્રિયાઓ માટે ઉપયોગ થાય છે, જો કે બંને કિસ્સાઓમાં પ્રક્રિયાઓ ચાલુ રહે છે, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, અનંત લાંબો સમય?

તમારા મતે, ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો માટે સૂત્રો (4) માં ગતિશીલતાની વ્યાખ્યામાં વિરોધી ચિહ્નો શા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે?

બિન-સ્વ-ટકાઉ ગેસ ડિસ્ચાર્જમાં વર્તમાન શક્તિ લાગુ વોલ્ટેજ પર કેવી રીતે નિર્ભર છે? વધતા વોલ્ટેજ સાથે ઓહ્મના નિયમમાંથી સંતૃપ્તિ પ્રવાહમાં સંક્રમણ શા માટે થાય છે?

ગેસમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો બંને દ્વારા કરવામાં આવે છે. જો કે, દરેક વિદ્યુતધ્રુવ માત્ર એક ચિહ્નનો ચાર્જ મેળવે છે. શ્રેણી સર્કિટના તમામ ભાગોમાં વર્તમાન તાકાત સમાન છે તે હકીકત સાથે આ કેવી રીતે સુસંગત છે?

અથડામણને કારણે સ્રાવમાં ગેસના આયનીકરણમાં ઇલેક્ટ્રોન, અને હકારાત્મક આયનો શા માટે સૌથી મોટી ભૂમિકા ભજવે છે?

વિવિધ પ્રકારના સ્વતંત્ર ગેસ ડિસ્ચાર્જની લાક્ષણિક લાક્ષણિકતાઓનું વર્ણન કરો.

ફ્રેન્ક અને હર્ટ્ઝના પ્રયોગોના પરિણામો શા માટે અણુ ઊર્જા સ્તરોની વિવેકબુદ્ધિ દર્શાવે છે?

વધતા પ્રવેગક વોલ્ટેજ સાથે ફ્રેન્ક અને હર્ટ્ઝના પ્રયોગોમાં ગેસ-ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબમાં થતી ભૌતિક પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરો.