В обычном состоянии газы обладают низкой проводимостью, так как состоят из незаряженных частиц. Чтобы вызвать в газе электропроводность нужно создать и поддерживать в нем достаточную концентрацию заряженных частиц. Отрыв электрона от атома или молекулы (ионизация) требует передачи электрону определенной энергии. Величина энергии ионизации зависит от строения атома или молекулы. Для появления электропроводности достаточно появления отрицательных и положительных ионов (ионной диссоциации молекул). В результате столкновений положительно заряженных ионов с электронами или с отрицательно заряженными ионами возможна нейтрализация (рекомбинация) частиц ионизированного газа. При рекомбинации энергия может уноситься излучением фотонов. То есть для поддержания нужной концентрации заряженных частиц в газе требуется вкладывать в него энергию. Это может быть достигнуто как нагревом газа до высоких температур, так и воздействием ионизирующего излучения или протеканием тока через газ. В качестве ионизирующего излучения могут использоваться фотоны с энергией большей потенциала ионизации, например, ультрафиолетовое излучение или более коротковолновое. Ионизация происходит и от столкновений молекул газа с заряженными частицами если их кинетическая энергия больше потенциала ионизации.

Существует еще одна очень важная особенность проводимости газов. Концентрация заряженных частиц может изменяться в процессе разряда за счёт ионизации и рекомбинации и зависит от напряженности электрического поля.

В свою очередь, протекание тока в газе может изменять его свойства, такие как давление или температура. Более подробно эти явления рассмотрены в [1]. Указанные причины приводят к тому, что газовые проводники, как правило, не подчиняются закону Ома.

Если в цепи, изображенной на рисунке подать напряжение на электроды источника, то часть заряженных частиц будет приходить на электроды и в цепи появится ток. По мере роста напряжения ток будет расти за счет увеличения сбора заряженных частиц электродами вплоть до того момента, когда на электроды будут собираться все заряженные частицы, рожденные в промежутке. При дальнейшем увеличении напряжения может произойти резкое нарастание тока – электрический пробой межэлектродного промежутка.

Назад к описанию лабораторных работ «Электрический ток в газах и жидкостях» или далее к описанию установки