Что нужно знать
Электрический ток в газах возникает при движении заряженных частиц — электронов и положительных и отрицательных ионов, которые образуются в результате ионизации газа. Ионизация — это процесс превращения нейтральных атомов и молекул в заряженные частицы под действием внешних воздействий, например высокой температуры, излучения или электрического поля. В обычных условиях газы являются диэлектриками, поскольку в них очень мало свободных заряженных частиц. При ионизации газ становится проводником электрического тока, а после прекращения действия ионизатора проводимость обычно постепенно уменьшается — это называется несамостоятельным газовым разрядом. Если электрическое поле достаточно сильное, разряд может поддерживаться без внешнего ионизатора — такой разряд называется самостоятельным. Примерами газового разряда являются молния, искра и свечение газоразрядных ламп. В вакууме электрический ток представляет собой упорядоченное движение электронов, испускаемых нагретым или освещённым электродом; это явление называется электронной эмиссией. Сила тока определяется формулой I = q / t, где I — сила тока (ампер, А), q — электрический заряд (кулон, Кл), t — время (секунда, с). Типичная ошибка учеников — считать, что электрический ток в газах создаётся только электронами, хотя в нём участвуют также положительные и отрицательные ионы.
Тест: 11 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют ионизацией газа?
- Процесс превращения заряженных частиц в нейтральные атомы
- Процесс упорядоченного движения молекул газа
- Процесс превращения нейтральных атомов и молекул в заряженные частицы
- Процесс нагревания газа без изменения его состава
При ионизации атомы и молекулы теряют или присоединяют электроны, в результате чего образуются положительные и отрицательные ионы и свободные электроны.
2. Какие частицы являются носителями электрического тока в ионизированном газе?
- Только положительные ионы
- Только свободные электроны
- Только нейтральные атомы и молекулы
- Электроны, положительные и отрицательные ионы
В ионизированном газе электрический ток создаётся направленным движением свободных электронов и ионов обоих знаков.
3. Какое утверждение правильно характеризует обычное состояние газов при нормальных условиях?
- Газы обычно являются диэлектриками из-за малого количества свободных заряженных частиц
- Все газы являются хорошими проводниками электрического тока
- Газы проводят ток исключительно благодаря положительным ионам
- В газах всегда существует самостоятельный электрический разряд
В обычных условиях большинство частиц газа электрически нейтральны, поэтому свободных носителей заряда недостаточно для заметной электропроводности.
4. Как называется газовый разряд, который продолжается только при наличии внешнего ионизатора?
- Искровой разряд
- Несамостоятельный газовый разряд
- Самостоятельный газовый разряд
- Дуговой разряд
Несамостоятельный разряд существует благодаря внешнему источнику ионизации и прекращается после его отключения, если другие условия не обеспечивают самостоятельную ионизацию.
5. Какое явление является примером самостоятельного газового разряда в природе?
- Движение воздуха при ветре
- Отражение солнечного света от облаков
- Молния во время грозы
- Испарение воды с поверхности озера
При достаточно сильном электрическом поле в воздухе возникает самостоятельный разряд, сопровождающийся яркой вспышкой и нагреванием газа.
6. Что представляет собой электрический ток в вакууме?
- Упорядоченное движение положительных ионов
- Хаотическое движение нейтральных атомов
- Упорядоченное движение молекул газа
- Упорядоченное движение электронов
В вакууме электрический ток создаётся движением электронов, испускаемых электродом и движущихся под действием электрического поля.
7. Как называется испускание электронов поверхностью вещества?
- Электронная эмиссия
- Рекомбинация
- Ионизация
- Электролиз
Электронная эмиссия — это выход электронов с поверхности вещества. Например, нагретый катод может испускать электроны в вакуум.
8. Какова единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц (СИ)?
- Вольт (В)
- Кулон (Кл)
- Ампер (А)
- Ом (Ом)
Электрический заряд измеряется в кулонах. Ампер является единицей силы тока, вольт — напряжения, ом — сопротивления.
9. За 4 секунды через поперечное сечение проводника в газоразрядной установке прошёл заряд 20 Кл. Чему равна сила тока?
Используем формулу I = q / t. Подставляем значения: I = 20 Кл / 4 с = 5 А.
10. Через газоразрядную трубку проходит ток силой 0,5 А в течение 10 секунд. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение трубки?
Используем формулу q = I * t. Подставляем: q = 0,5 А * 10 с = 5 Кл.
12. Сила тока в вакуумном приборе равна 0,8 А. Какой заряд пройдёт за 15 секунд?
- 12 Кл
- 0,053 Кл
- 15,8 Кл
- 18,75 Кл
Используем формулу q = I * t. Подставляем значения: q = 0,8 А * 15 с = 12 Кл.