વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહ માટેની શરતો. વાયુઓમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ: વ્યાખ્યા, લક્ષણો અને રસપ્રદ તથ્યો

IN સામાન્ય પરિસ્થિતિઓવાયુઓ 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 પ્રભાવ હેઠળ ઊભી થઈ શકે છે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ, રેડિયોએક્ટિવિટી, કોસ્મિક કિરણો, વગેરે. આ બધા કિસ્સાઓમાં, એક અથવા વધુ ઇલેક્ટ્રોન અણુ અથવા પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાંથી 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 નક્કી નહીં કરીએ વિભેદક સમીકરણવી સામાન્ય દૃશ્ય, પરંતુ ચાલો કેટલાક રસપ્રદ ખાસ કિસ્સાઓ જોઈએ.

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 હાઇપરબોલાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જેનાં લક્ષણો સમય અક્ષ અને ઊભી રેખા છે. અલબત્ત, ભૌતિક અર્થમૂલ્યોને અનુરૂપ હાયપરબોલાનો માત્ર એક ભાગ છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વારંવાર આવતી ઘાતાંકીય સડોની પ્રક્રિયાઓની તુલનામાં સમય જતાં એકાગ્રતામાં ઘટાડાનો ધીમો સ્વભાવ નોંધો, જે કોઈપણ જથ્થાના ઘટાડાનો દર હોય ત્યારે સમજાય છે. આ જથ્થાના તાત્કાલિક મૂલ્યની પ્રથમ શક્તિના પ્રમાણસર.

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 સતત પ્રવેગક બળ ઉપરાંત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રગતિશીલ આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન પ્રતિકારક દળોને આધીન 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 સેટ કરવામાં આવે છે સતત ગતિઇલેક્ટ્રોન અને આયનો, વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત E માટે પ્રમાણસર:

પ્રમાણસરતા ગુણાંકને ઇલેક્ટ્રોન અને આયન ગતિશીલતા કહેવામાં આવે છે. આયનો અને ઇલેક્ટ્રોનની ગતિશીલતા છે વિવિધ અર્થોઅને 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 ઉત્પન્ન થતા તમામ ઈલેક્ટ્રોન અને આયનો ઈલેક્ટ્રોડ્સ સુધી પહોંચે છે અને કુલ વર્તમાન ઘનતા બરાબર છે તે આયનીકરણ ચેમ્બરની લંબાઈના પ્રમાણસર છે, કારણ કે સંપૂર્ણ સંખ્યા ionizer દ્વારા ઉત્પાદિત ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો 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 ગરમ થાય ત્યારે સ્વતંત્ર રીતે પણ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરી શકે છે. સખત તાપમાન. 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.મુ નીચા દબાણો(પારાના મિલીમીટરનો દસમો અને સોમો ભાગ) 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. આ તે છે જ્યાં તે થાય છે તીવ્ર ઘટાડોકેથોડ ડાર્ક સ્પેસ અને સ્મોલ્ડરિંગ ગ્લોની સીમા પર સકારાત્મક આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા સાથે સંકળાયેલ સંભવિત. 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. માં ક્યારેક કોરોના ડિસ્ચાર્જ થાય છે કુદરતી પરિસ્થિતિઓટ્રીટોપ્સ, શિપ માસ્ટ વગેરે પર. (“સેન્ટ એલ્મોની આગ”). 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. ઉપયોગી વ્યવહારુ ઉપયોગનક્કર અને પ્રવાહી કણોની અશુદ્ધિઓમાંથી ઔદ્યોગિક વાયુઓને શુદ્ધ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રીક પ્રિસિપિટેટર્સમાં કોરોના ડિસ્ચાર્જ જોવા મળે 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, મોટી સંખ્યામાઉચ્ચ સંપર્ક પ્રતિકારને કારણે ગરમી. 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 સ્ટેટ ઉત્સર્જનમાં સંક્રમણો દૃશ્યમાન પ્રકાશ, જેની આવર્તન ફોર્મ્યુલા દ્વારા ગણતરી કરેલ સાથે એકરુપ 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?

લાક્ષણિકતા સમયની વિભાવના રજૂ કરવા માટે ફોર્મ્યુલા (3) દ્વારા વ્યક્ત કરાયેલ ઘટતી સાંદ્રતાના નિયમનો અર્થ શા માટે નથી, જેનો વ્યાપકપણે ક્ષતિગ્રસ્ત પ્રક્રિયાઓ માટે ઉપયોગ થાય છે, જો કે બંને કિસ્સાઓમાં પ્રક્રિયાઓ ચાલુ રહે છે, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, અનિશ્ચિત સમય સુધી?

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?

વીજળીગેસમાં ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો બંને દ્વારા હાથ ધરવામાં 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?

વર્ણન કરો લાક્ષણિક લક્ષણો વિવિધ પ્રકારોસ્વતંત્ર ગેસ સ્રાવ.

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.

આ ટૂંકો સારાંશ છે.

સંપૂર્ણ સંસ્કરણ પર કામ ચાલુ છે

વ્યાખ્યાન2 1

વાયુઓમાં વર્તમાન

1. સામાન્ય જોગવાઈઓ

વ્યાખ્યા: વાયુઓમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થવાની ઘટના કહેવામાં આવે છે ગેસ સ્રાવ.

વાયુઓની વર્તણૂક તેના પરિમાણો પર ખૂબ આધાર રાખે છે, જેમ કે તાપમાન અને દબાણ, અને આ પરિમાણો તદ્દન સરળતાથી બદલાય છે. તેથી, વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહનો પ્રવાહ ધાતુઓ અથવા શૂન્યાવકાશ કરતાં વધુ જટિલ છે.

વાયુઓ ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરતા નથી.

2. આયનીકરણ અને પુનઃસંયોજન

સામાન્ય સ્થિતિમાં ગેસમાં વ્યવહારીક રીતે તટસ્થ પરમાણુઓ હોય છે, તેથી, તે અત્યંત નબળી રીતે વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. જો કે, બાહ્ય પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન અણુમાંથી ફાટી જાય છે અને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયન દેખાય છે. વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોન તટસ્થ અણુ સાથે જોડી શકે છે અને નકારાત્મક ચાર્જ આયન બનાવી શકે છે. આ રીતે, આયનાઇઝ્ડ ગેસ મેળવવાનું શક્ય છે, એટલે કે. પ્લાઝમા

બાહ્ય પ્રભાવોમાં ગરમી, ઊર્જાસભર ફોટોન સાથે ઇરેડિયેશન, અન્ય કણો દ્વારા બોમ્બમારો અને મજબૂત ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે, એટલે કે. એ જ શરતો જે પ્રાથમિક ઉત્સર્જન માટે જરૂરી છે.

અણુમાં ઈલેક્ટ્રોન સંભવિત કૂવામાં હોય છે, અને ત્યાંથી છટકી જવા માટે, અણુને વધારાની ઊર્જા આપવી જોઈએ, જેને આયનીકરણ ઊર્જા કહેવાય છે.

પદાર્થ	આયનીકરણ ઊર્જા, eV
હાઇડ્રોજન અણુ	13,59
હાઇડ્રોજન પરમાણુ	15,43
હિલીયમ	24,58
ઓક્સિજન અણુ	13,614
ઓક્સિજન પરમાણુ	12,06

આયનીકરણની ઘટના સાથે, પુનઃસંયોજનની ઘટના પણ જોવા મળે છે, એટલે કે. તટસ્થ અણુ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન અને હકારાત્મક આયનનું સંયોજન. આ પ્રક્રિયા આયનીકરણ ઉર્જા જેટલી ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે થાય છે. આ ઉર્જાનો ઉપયોગ રેડિયેશન અથવા હીટિંગ માટે કરી શકાય છે. ગેસની સ્થાનિક ગરમી દબાણમાં સ્થાનિક ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે. જે બદલામાં ધ્વનિ તરંગોના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. આમ, ગેસ ડિસ્ચાર્જ પ્રકાશ, થર્મલ અને અવાજની અસરો સાથે છે.

3. ગેસ ડિસ્ચાર્જની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ.

ચાલુ પ્રારંભિક તબક્કાબાહ્ય ionizer જરૂરી છે.

OAW વિભાગમાં, વર્તમાન બાહ્ય ionizer ના પ્રભાવ હેઠળ અસ્તિત્વમાં છે અને જ્યારે બધા આયનોઈઝ્ડ કણો વર્તમાનની રચનામાં ભાગ લે છે ત્યારે તે ઝડપથી સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે. જો તમે બાહ્ય ionizer દૂર કરો છો, તો વર્તમાન અટકી જાય છે.

આ પ્રકારના ડિસ્ચાર્જને બિન-સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જ કહેવામાં આવે છે. જ્યારે તમે વોલ્ટેજ વધારવાનો પ્રયાસ કરો છો, ત્યારે ગેસમાં ઇલેક્ટ્રોનનો હિમપ્રપાત દેખાય છે, અને વર્તમાન લગભગ વધે છે. સતત વોલ્ટેજ, જેને ઇગ્નીશન વોલ્ટેજ (IC) કહેવાય છે.

આ ક્ષણથી, સ્રાવ સ્વતંત્ર બને છે અને બાહ્ય આયનાઇઝરની જરૂર નથી. આયનોની સંખ્યા એટલી મોટી થઈ શકે છે કે ઇન્ટરઈલેક્ટ્રોડ ગેપનો પ્રતિકાર ઘટે છે અને તે મુજબ વોલ્ટેજ (VSD) ઘટે છે.

પછી, ઈન્ટરઈલેક્ટ્રોડ ગેપમાં, જ્યાંથી વર્તમાન પસાર થાય છે તે વિસ્તાર સાંકડો થવા લાગે છે, અને પ્રતિકાર વધે છે, અને તેથી વોલ્ટેજ (MU) વધે છે.

જ્યારે તમે વોલ્ટેજ વધારવાનો પ્રયાસ કરો છો, ત્યારે ગેસ સંપૂર્ણપણે આયનાઈઝ્ડ થઈ જાય છે. પ્રતિકાર અને વોલ્ટેજ શૂન્ય પર જાય છે, અને વર્તમાન ઘણી વખત વધે છે. પરિણામ એ આર્ક ડિસ્ચાર્જ છે (ઇએફ).

વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે કે ગેસ ઓહ્મના નિયમનું બિલકુલ પાલન કરતું નથી.

4. ગેસમાં પ્રક્રિયાઓ

પ્રક્રિયાઓ જે કરી શકે છે દર્શાવેલ ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાતની રચના તરફ દોરી જાય છેછબી પર.

આ ટાઉનસેન્ડના ગુણાત્મક સિદ્ધાંતના ઘટકો છે.

5. ગ્લો ડિસ્ચાર્જ.

ઓછા દબાણ અને ઓછા વોલ્ટેજ પર આ સ્રાવ જોઇ શકાય છે.

K - 1 (ડાર્ક એસ્ટન સ્પેસ).

1 - 2 (તેજસ્વી કેથોડ ફિલ્મ).

2 – 3 (ડાર્ક ક્રૂક્સ સ્પેસ).

3 - 4 (પ્રથમ કેથોડ ગ્લો).

4 – 5 (અંધારી ફેરાડે જગ્યા)

5 – 6 (પોઝિટિવ એનોડ કૉલમ).

6 – 7 (એનોડ ડાર્ક સ્પેસ).

7 - A (એનોડિક ગ્લો).

જો તમે એનોડને જંગમ બનાવો છો, તો K – 5 પ્રદેશના પરિમાણોને વ્યવહારીક રીતે બદલ્યા વિના હકારાત્મક સ્તંભની લંબાઈને સમાયોજિત કરી શકાય છે.

શ્યામ વિસ્તારોમાં, કણો વેગ આપે છે અને ઊર્જા મેળવે છે; પ્રકાશ વિસ્તારોમાં, આયનીકરણ અને પુનઃસંયોજન પ્રક્રિયાઓ થાય છે.

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 કહ્યું "લગભગ કોઈ નથી" કારણ કે વાસ્તવમાં, વાયુઓમાં અને, ખાસ કરીને, હવામાં, ત્યાં હંમેશા મફત ચાર્જ થયેલા કણોની ચોક્કસ માત્રા હાજર હોય છે. તેઓ કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોમાંથી કિરણોત્સર્ગની આયનાઇઝિંગ અસરોના પરિણામે દેખાય છે જે બનાવે છે પૃથ્વીનો પોપડો, સૂર્યમાંથી અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને એક્સ-રે કિરણોત્સર્ગ, તેમજ કોસ્મિક કિરણો - બાહ્ય અવકાશમાંથી પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રવેશતા ઉચ્ચ-ઊર્જા કણોના પ્રવાહો. 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.

સ્વ 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.

વિદ્યુત પ્રવાહ એ પ્રવાહ છે જે વિદ્યુત ચાર્જ કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલને કારણે થાય છે. ચાર્જની હિલચાલને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની દિશા તરીકે લેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ટૂંકા ગાળાના અથવા લાંબા ગાળાના હોઈ શકે છે.

ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન ખ્યાલ

વીજળીના સ્રાવ દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ આવી શકે છે, જેને ટૂંકા ગાળાના કહેવામાં આવે છે. અને લાંબા સમય સુધી વર્તમાન જાળવવા માટે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અને મફત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કેરિયર્સની હાજરી જરૂરી છે.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ અલગ-અલગ ચાર્જ બોડી દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. વર્તમાન તાકાત એ સમય અંતરાલ અને આ સમય અંતરાલમાં કંડક્ટરના ક્રોસ-સેક્શન દ્વારા સ્થાનાંતરિત ચાર્જનો ગુણોત્તર છે. તે એમ્પીયરમાં માપવામાં આવે છે.

ચોખા. 1. વર્તમાન સૂત્ર

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ

સામાન્ય સ્થિતિમાં ગેસના પરમાણુઓ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી. તેઓ ઇન્સ્યુલેટર (ડાઇલેક્ટ્રિક્સ) છે. જો કે, જો શરતો બદલાય છે પર્યાવરણ, પછી વાયુઓ વીજળીના વાહક બની શકે છે. આયનોઇઝેશનના પરિણામે (જ્યારે ગરમ થાય છે અથવા તેના સંપર્કમાં આવે છે કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગ) વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ ઉદભવે છે, જે ઘણીવાર "ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ" શબ્દ દ્વારા બદલવામાં આવે છે.

સ્વ-ટકાઉ અને બિન-સ્વ-નિર્ભર ગેસ ડિસ્ચાર્જ

ગેસમાં ડિસ્ચાર્જ સ્વતંત્ર અથવા બિન-સ્વ-ટકાઉ હોઈ શકે છે. જ્યારે મફત શુલ્ક દેખાય છે ત્યારે વર્તમાન અસ્તિત્વમાં આવવાનું શરૂ થાય છે. બિન-સ્વ-ટકાઉ સ્રાવ અસ્તિત્વમાં છે જ્યાં સુધી બાહ્ય બળ તેના પર કાર્ય કરે છે, એટલે કે, બાહ્ય આયનાઇઝર. એટલે કે, જો બાહ્ય ionizer કામ કરવાનું બંધ કરે છે, તો વર્તમાન બંધ થાય છે.

બાહ્ય આયનાઇઝર બંધ થયા પછી પણ વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહનું સ્વ-ડિસ્ચાર્જ અસ્તિત્વમાં છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સ્વતંત્ર સ્રાવને શાંત, ગ્લો, આર્ક, સ્પાર્ક, કોરોનામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

• શાંત - સ્વતંત્ર શ્રેણીઓમાં સૌથી નબળી. તેમાં વર્તમાન તાકાત ખૂબ નાની છે (1 mA કરતાં વધુ નહીં). તે અવાજ અથવા પ્રકાશ ઘટના સાથે નથી.
• સ્મોલ્ડરિંગ - જો તમે શાંત સ્રાવમાં વોલ્ટેજ વધારશો, તો તે આગલા સ્તર પર જાય છે - ગ્લો ડિસ્ચાર્જ. આ કિસ્સામાં, એક ગ્લો દેખાય છે, જે પુનઃસંયોજન સાથે છે. પુનઃસંયોજન - રિવર્સ આયનાઇઝેશન પ્રક્રિયા, ઇલેક્ટ્રોન અને સકારાત્મક આયનની બેઠક. બેક્ટેરિયાનાશક અને લાઇટિંગ લેમ્પમાં વપરાય છે.

ચોખા. 2. ગ્લો ડિસ્ચાર્જ

• આર્ક - વર્તમાન તાકાત 10 A થી 100 A સુધીની છે. આયનીકરણ લગભગ 100% છે. આ પ્રકારનું સ્રાવ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, વેલ્ડીંગ મશીન ચલાવતી વખતે.

ચોખા. 3. આર્ક ડિસ્ચાર્જ

• સ્પાર્ક - આર્ક ડિસ્ચાર્જના પ્રકારોમાંથી એક ગણી શકાય. ખૂબ માટે આવા સ્રાવ દરમિયાન થોડો સમયચોક્કસ માત્રામાં વીજળી વહે છે.
• કોરોના ડિસ્ચાર્જ - પરમાણુઓનું આયનીકરણ વક્રતાના નાના ત્રિજ્યા સાથે ઇલેક્ટ્રોડ્સની નજીક થાય છે. આ પ્રકારનો ચાર્જ ત્યારે થાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત અચાનક બદલાય છે.

આપણે શું શીખ્યા?

ગેસના અણુઓ અને પરમાણુઓ પોતે જ તટસ્થ હોય છે. જ્યારે બહારના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તેઓ ચાર્જ કરે છે. વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ વિશે સંક્ષિપ્તમાં કહીએ તો, તે કણોની નિર્દેશિત હિલચાલ (કેથોડમાં સકારાત્મક આયન અને એનોડમાં નકારાત્મક આયન) દર્શાવે છે. તે પણ મહત્વનું છે કે જ્યારે ગેસ આયનીકરણ થાય છે, ત્યારે તેના વાહક ગુણધર્મોમાં સુધારો થાય છે.

વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહ

વાયુઓની સ્વતંત્ર અને બિન-સ્વતંત્ર વાહકતા. IN કુદરતી સ્થિતિવાયુઓ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી, એટલે કે. ડાઇલેક્ટ્રિક્સ છે. જો સર્કિટ એર ગેપ દ્વારા વિક્ષેપિત થાય છે તો આ સરળ પ્રવાહનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી ચકાસી શકાય છે.

વાયુઓના અવાહક ગુણધર્મો એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે વાયુઓના અણુઓ અને પરમાણુઓ તેમની કુદરતી સ્થિતિમાં તટસ્થ, અનચાર્જ કણો છે. અહીંથી તે સ્પષ્ટ છે કે ગેસને વાહક બનાવવા માટે, તેમાં એક અથવા બીજી રીતે દાખલ કરવું અથવા તેમાં ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સ - ચાર્જ્ડ કણો બનાવવા જરૂરી છે. આ કિસ્સામાં, બે કિસ્સાઓ શક્ય છે: કાં તો આ ચાર્જ થયેલા કણો કેટલાક બાહ્ય પરિબળની ક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે અથવા બહારથી ગેસમાં દાખલ કરવામાં આવે છે - બિન-સ્વતંત્ર વાહકતા, અથવા તે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા દ્વારા ગેસમાં બનાવવામાં આવે છે. પોતે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે અસ્તિત્વમાં છે - સ્વતંત્ર વાહકતા.

ઉપરોક્ત આકૃતિમાં, સર્કિટમાં ગેલ્વેનોમીટર બતાવે છે કે લાગુ વોલ્ટેજ હોવા છતાં કોઈ વર્તમાન નથી. આ સામાન્ય સ્થિતિમાં વાયુઓની વાહકતાની ગેરહાજરી દર્શાવે છે.

ચાલો હવે ગેસને 1-2ના અંતરાલમાં ખૂબ ઊંચા તાપમાને ગરમ કરીએ અને તેમાં એક સળગતું બર્નર દાખલ કરીએ. ગેલ્વેનોમીટર વર્તમાનના દેખાવને સૂચવશે, તેથી, ઊંચા તાપમાને, તટસ્થ ગેસ પરમાણુઓનું પ્રમાણ હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે આયનીકરણગેસ

જો તમે નાના બ્લોઅરમાંથી હવાના પ્રવાહને ગેસ ગેપમાં દિશામાન કરો છો, અને પ્રવાહના માર્ગમાં, ગેપની બહાર આયનાઇઝિંગ જ્યોત મૂકો છો, તો ગેલ્વેનોમીટર થોડો પ્રવાહ બતાવશે.

આનો અર્થ એ છે કે આયનો તરત જ અદૃશ્ય થતા નથી, પરંતુ ગેસ સાથે આગળ વધે છે. જો કે, જેમ જેમ જ્યોત અને ગેપ 1-2 વચ્ચેનું અંતર વધે છે, તેમ તેમ પ્રવાહ ધીમે ધીમે નબળો પડે છે અને પછી અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આ કિસ્સામાં, વિપરીત રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો વિદ્યુત આકર્ષણના બળના પ્રભાવ હેઠળ એકબીજાની નજીક આવવાનું વલણ ધરાવે છે અને મળવા પર, તટસ્થ પરમાણુમાં ફરીથી જોડાય છે. આ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે પુનઃસંયોજનઆયનો

ગેસના અણુઓ અથવા અણુઓને આયનીકરણ કરવાનો એકમાત્ર રસ્તો ઉચ્ચ તાપમાને ગેસને ગરમ કરવો એ નથી. તટસ્થ અણુઓ અથવા ગેસના પરમાણુઓ અન્ય પરિબળોના પ્રભાવ હેઠળ પણ આયનીકરણ કરી શકાય છે.

આયનીય વાહકતા સંખ્યાબંધ લક્ષણો ધરાવે છે. આમ, ઘણી વખત ધન અને નકારાત્મક આયનો એકલ આયોનાઇઝ્ડ પરમાણુઓ નથી, પરંતુ નકારાત્મક અથવા હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન સાથે જોડાયેલા પરમાણુઓના જૂથો છે. આને કારણે, જોકે દરેક આયનનો ચાર્જ એક કે બે જેટલો હોય છે, ભાગ્યે જ વધુ, પ્રાથમિક ચાર્જ હોય ​​છે, તેમ છતાં તેમનો દળ વ્યક્તિગત અણુઓ અને પરમાણુઓના સમૂહથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે. આ રીતે, ગેસ આયનો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનોથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે, જે હંમેશા અણુઓના ચોક્કસ જૂથોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આ તફાવતને કારણે, ફેરાડેના નિયમો, જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની વાહકતાની ખૂબ લાક્ષણિકતા છે, તે વાયુઓની આયનીય વાહકતાને લાગુ પડતા નથી.

બીજો, ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ, વાયુઓની આયનીય વાહકતા અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની આયનીય વાહકતા વચ્ચેનો તફાવત એ છે કે ઓહ્મનો નિયમ વાયુઓ માટે જોવા મળતો નથી: વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા વધુ જટિલ છે. વાહકની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સહિત) એક વલણવાળી સીધી રેખા (I અને U નું પ્રમાણ) નું સ્વરૂપ ધરાવે છે; વાયુઓ માટે તે વિવિધ આકાર ધરાવે છે.

ખાસ કરીને, બિન-સ્વ-ટકાઉ વાહકતાના કિસ્સામાં, U ના નાના મૂલ્યો પર, ગ્રાફ સીધી રેખા જેવો દેખાય છે, એટલે કે. ઓહ્મનો કાયદો લગભગ અમલમાં રહે છે; જેમ જેમ U વધે છે તેમ, વળાંક થોડા તણાવ સાથે વળે છે અને આડી સીધી રેખામાં ફેરવાય છે.

આનો અર્થ એ છે કે ચોક્કસ વોલ્ટેજથી શરૂ કરીને, વોલ્ટેજ વધવા છતાં વર્તમાન સ્થિર રહે છે. આ સ્થિર, વોલ્ટેજ-સ્વતંત્ર વર્તમાન મૂલ્ય કહેવાય છે સંતૃપ્તિ વર્તમાન.

પ્રાપ્ત પરિણામોનો અર્થ સમજવો મુશ્કેલ નથી. શરૂઆતમાં, વધતા વોલ્ટેજ સાથે, ડિસ્ચાર્જ ક્રોસ સેક્શનમાંથી પસાર થતા આયનોની સંખ્યા વધે છે, એટલે કે. વર્તમાન I વધે છે, કારણ કે આયનો વધુ છે મજબૂત ક્ષેત્રવધુ ઝડપે ફરે છે. જો કે, આયનો ગમે તેટલી ઝડપથી આગળ વધે, એકમ સમય દીઠ આ વિભાગમાંથી પસાર થતા તેમની સંખ્યા બાહ્ય આયનીકરણ પરિબળો દ્વારા એકમ સમય દીઠ ડિસ્ચાર્જમાં બનાવેલ આયનોની કુલ સંખ્યા કરતા વધારે ન હોઈ શકે.

જો કે, પ્રયોગો દર્શાવે છે કે, જો, ગેસમાં સંતૃપ્તિ વર્તમાન સુધી પહોંચ્યા પછી, વોલ્ટેજ નોંધપાત્ર રીતે વધવાનું ચાલુ રાખે છે, તો વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાનો માર્ગ અચાનક વિક્ષેપિત થાય છે. પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચા વોલ્ટેજ પર, વર્તમાન તીવ્રપણે વધે છે.

વર્તમાન જમ્પ દર્શાવે છે કે આયનોની સંખ્યામાં તરત જ તીવ્ર વધારો થયો છે. આનું કારણ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પોતે છે: તે કેટલાક આયનોને આટલી ઊંચી ઝડપ આપે છે, એટલે કે. એટલી ઉર્જા કે જ્યારે આવા આયનો તટસ્થ પરમાણુઓ સાથે અથડાય છે, ત્યારે બાદમાં આયનોમાં તૂટી જાય છે. કુલ સંખ્યાઆયનો હવે આયનીકરણ પરિબળ દ્વારા નહીં, પરંતુ ક્ષેત્રની ક્રિયા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે પોતે જ જરૂરી આયનીકરણને સમર્થન આપી શકે છે: બિન-સ્વતંત્રમાંથી વાહકતા સ્વતંત્ર બને છે. સ્વતંત્ર વાહકતાની અચાનક ઘટનાની વર્ણવેલ ઘટના, જે ગેસ ગેપના ભંગાણની પ્રકૃતિ ધરાવે છે, તે સ્વતંત્ર વાહકતાની ઘટનાનું એક માત્ર સ્વરૂપ નથી, જોકે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ.પૂરતા પ્રમાણમાં ઊંચી ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ (લગભગ 3 MV/m) પર, ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઈલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક દેખાય છે, જે બંને ઈલેક્ટ્રોડ્સને જોડતી તેજસ્વી વિન્ડિંગ ચેનલનો દેખાવ ધરાવે છે. સ્પાર્કની નજીકનો ગેસ ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય છે અને અચાનક વિસ્તરે છે, જેના કારણે થાય છે ધ્વનિ તરંગો, અને અમે એક લાક્ષણિક ક્રેક સાંભળીએ છીએ.

ગેસ સ્રાવનું વર્ણવેલ સ્વરૂપ કહેવામાં આવે છે સ્પાર્ક સ્રાવઅથવા ગેસ સ્પાર્ક બ્રેકડાઉન. જ્યારે સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે ગેસ અચાનક તેના ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો ગુમાવે છે અને એક સારો વાહક બની જાય છે. ક્ષેત્રની શક્તિ કે જેના પર ગેસ સ્પાર્ક બ્રેકડાઉન થાય છે તે વિવિધ વાયુઓ માટે અલગ મૂલ્ય ધરાવે છે અને તેમની સ્થિતિ (દબાણ, તાપમાન) પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનું અંતર જેટલું વધારે છે, ગેસના સ્પાર્ક બ્રેકડાઉન માટે તેમની વચ્ચેનો વોલ્ટેજ વધારે છે. આ વોલ્ટેજ કહેવાય છે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ.

કોઈપણ ચોક્કસ આકારના ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના અંતર પર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ કેવી રીતે આધાર રાખે છે તે જાણીને, સ્પાર્કની મહત્તમ લંબાઈ સાથે અજાણ્યા વોલ્ટેજને માપવાનું શક્ય છે. રફ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ માટે સ્પાર્ક વોલ્ટમીટરનું ઉપકરણ આના પર આધારિત છે.

તે સ્ટેન્ડ 1 અને 2 પર બે ધાતુના દડાઓ ધરાવે છે, બોલ સાથેનું 2જું સ્ટેન્ડ સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરીને પહેલાથી નજીક અથવા આગળ જઈ શકે છે. દડા વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા હોય છે, જેના વોલ્ટેજને માપવાની જરૂર હોય છે અને સ્પાર્ક દેખાય ત્યાં સુધી એકસાથે લાવવામાં આવે છે. સ્ટેન્ડ પરના સ્કેલનો ઉપયોગ કરીને અંતરને માપીને, તમે સ્પાર્કની લંબાઈ સાથેના વોલ્ટેજનો આશરે અંદાજ આપી શકો છો (ઉદાહરણ: 5 સેમીના બોલ વ્યાસ અને 0.5 સેમીના અંતર સાથે, બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ 17.5 kV છે, અને 5 સેમીના અંતર સાથે - 100 kV).

ભંગાણની ઘટના નીચે પ્રમાણે સમજાવવામાં આવી છે: ગેસમાં હંમેશા ચોક્કસ સંખ્યામાં આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન હોય છે જે અવ્યવસ્થિત કારણોથી ઉદ્ભવે છે. જો કે, તેમની સંખ્યા એટલી ઓછી છે કે ગેસ વ્યવહારીક રીતે વીજળીનું સંચાલન કરતું નથી. પર્યાપ્ત ઉચ્ચ ક્ષેત્રીય શક્તિ પર, બે અથડામણ વચ્ચેના અંતરાલમાં આયન દ્વારા સંચિત ગતિ ઊર્જા અથડામણ પર તટસ્થ પરમાણુનું આયનીકરણ કરવા માટે પૂરતી બની શકે છે. પરિણામે, એક નવું નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન અને હકારાત્મક ચાર્જ થયેલ અવશેષ - એક આયન - રચાય છે.

ફ્રી ઇલેક્ટ્રોન 1, જ્યારે તટસ્થ પરમાણુ સાથે અથડાય છે, ત્યારે તેને ઇલેક્ટ્રોન 2 અને મુક્ત ધન આયનમાં વિભાજિત કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન 1 અને 2, તટસ્થ પરમાણુઓ સાથે વધુ અથડામણ પર, તેમને ફરીથી ઇલેક્ટ્રોન 3 અને 4 અને મુક્ત હકારાત્મક આયનો, વગેરેમાં વિભાજિત કરે છે.

આ ionization પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે અસર આયનીકરણ, અને અણુમાંથી ઈલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે જે કાર્ય ખર્ચ કરવાની જરૂર છે - આયનીકરણ કાર્ય. આયનીકરણનું કાર્ય અણુની રચના પર આધારિત છે અને તેથી તે વિવિધ વાયુઓ માટે અલગ છે.

અસર આયનીકરણના પ્રભાવ હેઠળ રચાયેલા ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો ગેસમાં ચાર્જની સંખ્યામાં વધારો કરે છે, અને બદલામાં તેઓ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ગતિમાં આવે છે અને નવા અણુઓનું અસર આયનીકરણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આમ, પ્રક્રિયા પોતાને મજબૂત બનાવે છે, અને ગેસમાં આયનીકરણ ઝડપથી ખૂબ મોટા મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે. આ ઘટના બરફના હિમપ્રપાત જેવી જ છે, તેથી જ આ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવી હતી આયન હિમપ્રપાત.

આયન હિમપ્રપાતની રચના એ સ્પાર્ક બ્રેકડાઉનની પ્રક્રિયા છે, અને લઘુત્તમ વોલ્ટેજ કે જેના પર આયન હિમપ્રપાત થાય છે તે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ છે.

આમ, સ્પાર્ક બ્રેકડાઉન દરમિયાન, ગેસ આયનીકરણનું કારણ આયનો (અસર આયનીકરણ) સાથે અથડામણ દરમિયાન અણુઓ અને પરમાણુઓનો વિનાશ છે.

વીજળી.એક સુંદર અને ખતરનાક કુદરતી ઘટના - વીજળી - વાતાવરણમાં સ્પાર્ક સ્રાવ છે.

પહેલેથી જ 18મી સદીના મધ્યમાં, ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક સાથે વીજળીની બાહ્ય સમાનતા પર ધ્યાન આપવામાં આવ્યું હતું. એવું સૂચવવામાં આવ્યું હતું કે વીજળીના વાદળો મોટા વિદ્યુત ચાર્જ વહન કરે છે અને વીજળી એ એક વિશાળ સ્પાર્ક છે, જે ઇલેક્ટ્રિક મશીનના બોલ વચ્ચેના સ્પાર્કથી કદમાં અલગ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી અને રસાયણશાસ્ત્રી મિખાઇલ વાસિલીવિચ લોમોનોસોવ (1711-65) દ્વારા આ નિર્દેશ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમણે અન્ય વૈજ્ઞાનિક મુદ્દાઓ સાથે, વાતાવરણીય વીજળી સાથે વ્યવહાર કર્યો હતો.

આ 1752-53 ના અનુભવમાં સાબિત થયું હતું. લોમોનોસોવ અને અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક બેન્જામિન ફ્રેન્કલિન (1706-90), જેમણે એકસાથે અને એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે કામ કર્યું હતું.

લોમોનોસોવે એક "થન્ડર મશીન" બનાવ્યું - એક કેપેસિટર તેની પ્રયોગશાળામાં સ્થિત છે અને વાયર દ્વારા વાતાવરણીય વીજળીથી ચાર્જ કરવામાં આવે છે, જેનો અંત ઓરડામાંથી બહાર કાઢવામાં આવ્યો હતો અને ઊંચા ધ્રુવ પર ઉભો કરવામાં આવ્યો હતો. વાવાઝોડા દરમિયાન, હાથ વડે કેપેસિટરમાંથી સ્પાર્ક કાઢી શકાય છે.

ફ્રેન્કલીન, વાવાઝોડા દરમિયાન, એક તાર પર પતંગ ઉડાડ્યો, જે લોખંડની ટોચથી સજ્જ હતો; દરવાજાની ચાવી તારના છેડે બાંધેલી હતી. જ્યારે તાર ભીનો થઈ ગયો અને વિદ્યુત પ્રવાહનો વાહક બન્યો, ત્યારે ફ્રેન્કલિન ચાવીમાંથી ઈલેક્ટ્રીક સ્પાર્ક કાઢવામાં, લેઈડન જારને ચાર્જ કરવામાં અને ઈલેક્ટ્રીક મશીન વડે કરવામાં આવેલા અન્ય પ્રયોગો કરવા સક્ષમ હતા (એ નોંધવું જોઈએ કે આવા પ્રયોગો અત્યંત જોખમી છે, કારણ કે વીજળી પતંગ પર પ્રહાર કરી શકે છે, અને તે જ સમયે પ્રયોગકર્તાના શરીરમાંથી મોટા ચાર્જ પૃથ્વી પર પસાર થશે. ભૌતિકશાસ્ત્રના ઇતિહાસમાં આવા દુઃખદ કિસ્સાઓ બન્યા છે. આમ, લોમોનોસોવ સાથે મળીને કામ કરનાર જી.વી. રિચમેનનું મૃત્યુ થયું હતું. સેન્ટ પીટર્સબર્ગમાં 1753).

આમ, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે વીજળીના વાદળો ખરેખર ખૂબ જ ચાર્જ કરે છે.

મેઘગર્જનાના વિવિધ ભાગો વિવિધ ચિહ્નોના ચાર્જ વહન કરે છે. મોટેભાગે, વાદળનો નીચેનો ભાગ (પૃથ્વી તરફ પ્રતિબિંબિત) નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, અને ઉપરનો ભાગ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. તેથી, જો બે વાદળો વિરોધી ચાર્જવાળા ભાગો સાથે એકબીજાની નજીક આવે છે, તો તેમની વચ્ચે વીજળી ચમકશે. જો કે, વીજળીનો સ્રાવ અન્ય રીતે થઈ શકે છે. પૃથ્વીની ઉપરથી પસાર થતાં, વીજળીનો વાદળ તેની સપાટી પર મોટા પ્રેરિત ચાર્જ બનાવે છે, અને તેથી વાદળ અને પૃથ્વીની સપાટી મોટા કેપેસિટરની બે પ્લેટ બનાવે છે. વાદળ અને પૃથ્વી વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત વિશાળ મૂલ્યો સુધી પહોંચે છે, જે કરોડો વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે અને હવામાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દેખાય છે. જો આ ક્ષેત્રની તાકાત પૂરતી મોટી થઈ જાય, તો ભંગાણ થઈ શકે છે, એટલે કે. પૃથ્વી પર ત્રાટકી વીજળી. તે જ સમયે, વીજળી ક્યારેક લોકો પર હુમલો કરે છે અને આગનું કારણ બને છે.

વીજળી પર હાથ ધરવામાં આવેલા અસંખ્ય અભ્યાસો અનુસાર, સ્પાર્ક ચાર્જ નીચેની અંદાજિત સંખ્યાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: વાદળ અને પૃથ્વી વચ્ચેનો વોલ્ટેજ (U) 0.1 GV (ગીગાવોલ્ટ);

વર્તમાન શક્તિ (I) વીજળીમાં 0.1 MA (મેગાએમ્પીયર);

વીજળીનો સમયગાળો (t) 1 μs (માઈક્રોસેકન્ડ);

તેજસ્વી ચેનલનો વ્યાસ 10-20 સે.મી.

વીજળી પછી જે ગડગડાટ થાય છે તેનો ઉદ્દભવ લેબોરેટરી સ્પાર્ક કૂદકા મારતી વખતે કર્કશ અવાજ જેવો જ હોય ​​છે. એટલે કે, લાઈટનિંગ ચેનલની અંદરની હવા ખૂબ ગરમ થઈ જાય છે અને વિસ્તરે છે, જેના કારણે ધ્વનિ તરંગો ઉત્પન્ન થાય છે. આ તરંગો, વાદળો, પર્વતો વગેરેમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, ઘણીવાર લાંબી પડઘો બનાવે છે - ગર્જના.

કોરોના ડિસ્ચાર્જ.આયન હિમપ્રપાતની ઘટના હંમેશા સ્પાર્ક તરફ દોરી જતી નથી, પરંતુ તે અન્ય પ્રકારના સ્રાવનું કારણ બની શકે છે - કોરોના ડિસ્ચાર્જ.

ચાલો એક મિલિમીટરના દસમા ભાગનો વ્યાસ ધરાવતા મેટલ વાયર એબીને બે ઉચ્ચ ઇન્સ્યુલેટીંગ સપોર્ટ પર ખેંચીએ અને તેને કેટલાક હજાર વોલ્ટનો વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરતા જનરેટરના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડીએ. આપણે જનરેટરના બીજા ધ્રુવને પૃથ્વી પર લઈ જઈશું. પરિણામ એ એક પ્રકારનું કેપેસિટર છે, જેની પ્લેટો વાયર અને રૂમની દિવાલો છે, જે, અલબત્ત, પૃથ્વી સાથે વાતચીત કરે છે.

આ કેપેસિટરનું ક્ષેત્ર ખૂબ જ અસંગત છે, અને પાતળા વાયરની નજીક તેની તીવ્રતા ઘણી વધારે છે. ધીમે ધીમે વોલ્ટેજ વધારીને અને અંધારામાં વાયરનું અવલોકન કરીને, તમે નોંધ કરી શકો છો કે ચોક્કસ વોલ્ટેજ પર, વાયરની નજીક એક નબળી ગ્લો (કોરોના) દેખાય છે, જે વાયરને બધી બાજુઓ પર આવરી લે છે; તેની સાથે હિસિંગ અવાજ અને થોડો કર્કશ અવાજ આવે છે. જો સંવેદનશીલ ગેલ્વેનોમીટર વાયર અને સ્ત્રોત વચ્ચે જોડાયેલ હોય, તો ગ્લોના દેખાવ સાથે, ગેલ્વેનોમીટર જનરેટરમાંથી વાયર દ્વારા વાયર તરફ અને તેમાંથી રૂમની હવા દ્વારા દિવાલો તરફ વહેતો નોંધપાત્ર પ્રવાહ દર્શાવે છે; વાયર અને દિવાલો વચ્ચે તે અસર આયનીકરણને કારણે રૂમમાં બનેલા આયનો દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે. આમ, હવાની ચમક અને વર્તમાનનો દેખાવ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ હવાનું મજબૂત આયનીકરણ સૂચવે છે. કોરોના ડિસ્ચાર્જ ફક્ત વાયરની નજીક જ નહીં, પણ ટોચ પર અને સામાન્ય રીતે કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોડ્સની નજીક પણ થઈ શકે છે, જેની નજીક ખૂબ જ મજબૂત અસંગત ક્ષેત્ર રચાય છે.

કોરોના ડિસ્ચાર્જની અરજી. વિદ્યુત ગેસ શુદ્ધિકરણ (ઇલેક્ટ્રિક પ્રિસિપિટેટર). ધુમાડાથી ભરેલું જહાજ અચાનક સંપૂર્ણ પારદર્શક બની જાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિકલ મશીન સાથે જોડાયેલા તીક્ષ્ણ ધાતુના ઇલેક્ટ્રોડ તેમાં નાખવામાં આવે છે, અને તમામ નક્કર અને પ્રવાહી કણો ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર જમા થાય છે. પ્રયોગ માટેનો ખુલાસો નીચે મુજબ છે: વાયરમાં કોરોના સળગાવતાની સાથે જ ટ્યુબની અંદરની હવા અત્યંત આયનાઈઝ્ડ થઈ જાય છે. ગેસ આયનો ધૂળના કણોને વળગી રહે છે અને તેમને ચાર્જ કરે છે. ટ્યુબની અંદર એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર હોવાથી, ચાર્જ કરેલ ધૂળના કણો ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરફ જાય છે, જ્યાં તેઓ સ્થિર થાય છે.

કાઉન્ટર્સ પ્રાથમિક કણો . Geiger-Müller પાર્ટિકલ કાઉન્ટરમાં વરખથી ઢંકાયેલી વિન્ડો અને સિલિન્ડરની ધરી સાથે વિસ્તરેલો અને તેમાંથી અવાહક પાતળો ધાતુના વાયરથી સજ્જ નાના મેટલ સિલિન્ડરનો સમાવેશ થાય છે. મીટર વર્તમાન સ્ત્રોત ધરાવતા સર્કિટ સાથે જોડાયેલ છે જેનું વોલ્ટેજ કેટલાક હજાર વોલ્ટ છે. મીટરની અંદર કોરોના ડિસ્ચાર્જ દેખાય તે માટે વોલ્ટેજ જરૂરી તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે.

જ્યારે ઝડપી ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોન કાઉન્ટરમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે બાદમાં કાઉન્ટરની અંદર ગેસના અણુઓને આયનાઇઝ કરે છે, જેના કારણે કોરોનાને સળગાવવા માટે જરૂરી વોલ્ટેજ થોડો ઓછો થાય છે. મીટરમાં ડિસ્ચાર્જ થાય છે, અને સર્કિટમાં નબળા ટૂંકા ગાળાના પ્રવાહ દેખાય છે. તેને શોધવા માટે, સર્કિટમાં ખૂબ જ ઉચ્ચ પ્રતિકાર (કેટલાક મેગાઓહમ્સ) દાખલ કરવામાં આવે છે અને તેની સાથે સમાંતર એક સંવેદનશીલ ઇલેક્ટ્રોમીટર જોડાયેલ છે. જ્યારે પણ ઝડપી ઈલેક્ટ્રોન કાઉન્ટર સાથે અથડાશે ત્યારે ઈલેક્ટ્રોમીટર શીટ બહાર નીકળી જશે.

આવા કાઉન્ટર્સ માત્ર ઝડપી ઇલેક્ટ્રોન જ નહીં, પરંતુ સામાન્ય રીતે, અથડામણ દ્વારા આયનીકરણ ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ કોઈપણ ચાર્જ થયેલ, ઝડપથી ગતિશીલ કણોની નોંધણી કરવાનું શક્ય બનાવે છે. આધુનિક કાઉન્ટર્સ તેમનામાં એક પણ કણનો પ્રવેશ સરળતાથી શોધી શકે છે અને તેથી સંપૂર્ણ વિશ્વસનીયતા અને ખૂબ સ્પષ્ટતા સાથે ચકાસવાનું શક્ય બનાવે છે કે પ્રાથમિક ચાર્જ કણો ખરેખર પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

વીજળીનો સળિયો. એવો અંદાજ છે કે સમગ્ર વિશ્વના વાતાવરણમાં એક સાથે લગભગ 1,800 વાવાઝોડાં આવે છે, જે પ્રતિ સેકન્ડે સરેરાશ 100 વીજળીના ઝટકા ઉત્પન્ન કરે છે. અને જો કે કોઈ પણ વ્યક્તિ વીજળીથી ત્રાટકી જવાની સંભાવના નહિવત્ છે, તેમ છતાં વીજળી ઘણું નુકસાન કરે છે. તે નિર્દેશ કરવા માટે પૂરતું છે કે હાલમાં મોટી પાવર લાઇનોમાં થતા તમામ અકસ્માતોમાંથી અડધા અકસ્માતો વીજળીને કારણે થાય છે. તેથી, વીજળી સંરક્ષણ એ એક મહત્વપૂર્ણ કાર્ય છે.

લોમોનોસોવ અને ફ્રેન્કલીને માત્ર વીજળીની વિદ્યુત પ્રકૃતિ જ સમજાવી ન હતી, પરંતુ તે પણ દર્શાવ્યું હતું કે વીજળીની હડતાલ સામે રક્ષણ માટે કેવી રીતે વીજળીનો સળિયો બનાવી શકાય છે. લાઈટનિંગ સળિયા એ એક લાંબો વાયર છે, જેનો ઉપરનો છેડો સંરક્ષિત ઈમારતના સર્વોચ્ચ બિંદુની ઉપર તીક્ષ્ણ અને મજબૂત બને છે. વાયરનો નીચલો છેડો મેટલ શીટ સાથે જોડાયેલ છે, અને શીટને જમીનના પાણીના સ્તરે પૃથ્વીમાં દફનાવવામાં આવે છે. વાવાઝોડા દરમિયાન, પૃથ્વી પર મોટા પ્રેરિત ચાર્જ દેખાય છે અને પૃથ્વીની સપાટી પર એક વિશાળ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દેખાય છે. તીક્ષ્ણ વાહકની નજીક તેનું તાણ ખૂબ વધારે છે, અને તેથી વીજળીના સળિયાના છેડે કોરોના ડિસ્ચાર્જ પ્રગટાવવામાં આવે છે. પરિણામે, પ્રેરિત ચાર્જ બિલ્ડિંગ પર એકઠા થઈ શકતા નથી અને વીજળી થતી નથી. તે કિસ્સાઓમાં જ્યારે વીજળી થાય છે (અને આવા કિસ્સાઓ ખૂબ જ ઓછા હોય છે), તે વીજળીના સળિયા પર અથડાવે છે અને ચાર્જ ઇમારતને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના પૃથ્વી પર જાય છે.

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, વીજળીના સળિયામાંથી કોરોના ડિસ્ચાર્જ એટલો મજબૂત હોય છે કે ટોચ પર સ્પષ્ટપણે દૃશ્યમાન ગ્લો દેખાય છે. આ ગ્લો ક્યારેક અન્ય પોઇન્ટેડ વસ્તુઓની નજીક દેખાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, શિપ માસ્ટ, તીક્ષ્ણ ટ્રીટોપ્સ વગેરેના છેડે. આ ઘટના ઘણી સદીઓ પહેલા જોવામાં આવી હતી અને ખલાસીઓમાં અંધશ્રદ્ધાળુ ભયાનકતા પેદા કરી હતી જેઓ તેના સાચા સારને સમજી શક્યા ન હતા.

ઇલેક્ટ્રિક આર્ક. 1802 માં, રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી વી.વી. પેટ્રોવ (1761-1834) ને જાણવા મળ્યું કે જો તમે મોટી ઇલેક્ટ્રિક બેટરીના થાંભલાઓ સાથે બે ટુકડાઓ જોડો છો ચારકોલઅને, કોલસાને સંપર્કમાં લાવીને, તેમને સહેજ દૂર ખસેડો, કોલસાના છેડા વચ્ચે એક તેજસ્વી જ્યોત રચાશે, અને કોલસાના છેડા પોતે જ સફેદ-ગરમ થઈ જશે, ચમકતો પ્રકાશ બહાર કાઢશે.

ઇલેક્ટ્રિક આર્ક બનાવવા માટેના સૌથી સરળ ઉપકરણમાં બે ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે, જેના માટે ચારકોલ નહીં, પરંતુ ગ્રેફાઇટ, સૂટ અને બાઈન્ડરના મિશ્રણને દબાવીને ખાસ બનાવેલા સળિયા લેવાનું વધુ સારું છે. વર્તમાન સ્ત્રોત લાઇટિંગ નેટવર્ક હોઈ શકે છે, જેમાં સલામતી માટે રિઓસ્ટેટ શામેલ છે.

સંકુચિત ગેસ (20 એટીએમ) માં સતત પ્રવાહ પર ચાપને બળવા માટે દબાણ કરીને, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડના છેડાના તાપમાનને 5900 ° સે સુધી લાવવાનું શક્ય હતું, એટલે કે. સૂર્યની સપાટીના તાપમાન સુધી. વાયુઓ અને વરાળનો સ્તંભ, જે સારી વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે અને જેના દ્વારા વિદ્યુત ચાર્જ વહે છે, તેનું તાપમાન પણ વધારે છે. ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો દ્વારા આ વાયુઓ અને વરાળનો ઊર્જાસભર તોપમારો, ચાપના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, જે સ્તંભમાં વાયુઓનું તાપમાન 6000-7000 °C સુધી લાવે છે. ગેસનું આટલું મજબૂત આયનીકરણ એ હકીકતને કારણે જ શક્ય છે કે આર્ક કેથોડ ઘણા બધા ઈલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરે છે, જે તેમની અસરથી, ડિસ્ચાર્જ સ્પેસમાં ગેસનું આયનીકરણ કરે છે. કેથોડમાંથી મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન એ હકીકત દ્વારા સુનિશ્ચિત થાય છે કે આર્ક કેથોડ પોતે ખૂબ ઊંચા તાપમાને (2200 થી 3500 °C સુધી) ગરમ થાય છે. જ્યારે ચાપને સળગાવવા માટે કોલસાને સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે, ત્યારે કોલસામાંથી પસાર થતી વર્તમાનની લગભગ તમામ જૌલ ગરમી સંપર્કના બિંદુ પર છોડવામાં આવે છે, જે ખૂબ જ ઊંચી પ્રતિકાર ધરાવે છે. તેથી, કોલસાના છેડા ખૂબ જ ગરમ થઈ જાય છે, અને જ્યારે તેઓ અલગ થઈ જાય છે ત્યારે તેમની વચ્ચે ચાપ ફાટી જવા માટે આ પૂરતું છે. ત્યારબાદ, ચાપના કેથોડને ચાપમાંથી પસાર થતા પ્રવાહ દ્વારા ગરમ સ્થિતિમાં જાળવવામાં આવે છે. આમાં મુખ્ય ભૂમિકા કેથોડ પર સકારાત્મક આયનોની ઘટના દ્વારા બોમ્બમારો દ્વારા ભજવવામાં આવે છે.

આર્કની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા સંપૂર્ણપણે અનન્ય છે. આર્ક ડિસ્ચાર્જમાં, વર્તમાનમાં વધારો થતાં, આર્ક ટર્મિનલ્સ પરનો વોલ્ટેજ ઘટે છે, એટલે કે. આર્કમાં ઘટી રહેલા વર્તમાન-વોલ્ટેજની લાક્ષણિકતા છે.

આર્ક ડિસ્ચાર્જની અરજી. લાઇટિંગ. ઊંચા તાપમાનને કારણે, આર્ક ઇલેક્ટ્રોડ્સ ચમકતો પ્રકાશ ફેંકે છે (આર્ક કોલમની ગ્લો નબળી છે, કારણ કે ગેસની ઉત્સર્જનક્ષમતા ઓછી છે), અને તેથી ઇલેક્ટ્રિક આર્ક એક છે. શ્રેષ્ઠ સ્ત્રોતોસ્વેતા. તે કેન્ડેલા દીઠ માત્ર 3 વોટ વાપરે છે અને શ્રેષ્ઠ અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ આર્થિક છે. ઇલેક્ટ્રિક આર્કનો સૌપ્રથમ ઉપયોગ 1875માં રશિયન એન્જિનિયર-શોધક પી.એન. યાબ્લોચકીન (1847-1894) અને "રશિયન લાઇટ" અથવા "ઉત્તરીય પ્રકાશ" નામ પ્રાપ્ત કર્યું. વેલ્ડીંગ. ધાતુના ભાગોને વેલ્ડ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક આર્કનો ઉપયોગ થાય છે. વેલ્ડિંગ કરવામાં આવતા ભાગો હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે સેવા આપે છે; વર્તમાન સ્ત્રોતના નકારાત્મક ધ્રુવ સાથે જોડાયેલા કોલસા સાથે તેમને સ્પર્શ કરવાથી, શરીર અને કોલસા વચ્ચે એક ચાપ બનાવવામાં આવે છે, ધાતુ ઓગળે છે. બુધ ચાપ. ક્વાર્ટઝ ટ્યુબમાં સળગતી પારો આર્ક, કહેવાતા ખૂબ જ રસપ્રદ છે ક્વાર્ટઝ દીવો. આ લેમ્પમાં, ચાપ ડિસ્ચાર્જ હવામાં નહીં, પરંતુ પારાના વરાળના વાતાવરણમાં થાય છે, જેના માટે દીવોમાં થોડી માત્રામાં પારો દાખલ કરવામાં આવે છે, અને હવાને બહાર કાઢવામાં આવે છે. મર્ક્યુરી આર્ક લાઇટ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોમાં અત્યંત સમૃદ્ધ છે, જેમાં મજબૂત રાસાયણિક અને હોય છે શારીરિક અસર. આ કિરણોત્સર્ગનો ઉપયોગ કરવામાં સક્ષમ થવા માટે, દીવો કાચમાંથી બનાવવામાં આવ્યો નથી, જે યુવી કિરણોને મજબૂત રીતે શોષી લે છે, પરંતુ ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝમાંથી. મર્ક્યુરી લેમ્પ્સનો ઉપયોગ વિવિધ રોગોની સારવારમાં તેમજ વ્યાપકપણે થાય છે વૈજ્ઞાનિક સંશોધનઅલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગના મજબૂત સ્ત્રોત તરીકે.

પ્રાથમિક ભૌતિકશાસ્ત્રની પાઠ્યપુસ્તકનો ઉપયોગ માહિતીના સ્ત્રોત તરીકે થતો હતો.

શિક્ષણશાસ્ત્રી જી.એસ. દ્વારા સંપાદિત લેન્ડ્સબર્ગ (વોલ્યુમ 2). મોસ્કો, પબ્લિશિંગ હાઉસ "નૌકા", 1985.

MARKIDONOV TIMUR, Irkutsk દ્વારા પૂર્ણ.