ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗЕ - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗЕ. Доклад-сообщение содержит 11 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Лекция 4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗЕ Одной из первых теорий газовых разрядов явилась теория Таунсенда. Данный вид разряда, названный его именем – таунсендовский имеет очень слабый ток I=10-10-10-5 А и практически не имеет видимого свечения (темновой разряд). При увеличении силы тока до 10-4 А разряд постепенно переходит в тлеющий, который обладает достаточно интенсивным свечением. Наиболее известным применением таунсендовского разряда явился созданный в начале XX века счетчик Гейгера (радиактивных излучений). Для описания таунсендовского разряда требуется понимание процессов, происходящих в электронных лавинах в газе. Первоначальные наблюдения электронных лавин в газе были выполнены с помощью камеры Вильсона. Для электронной концентрации в лавине можно записать следующие уравнения. ν (с-1) - частота ионизации – число ионизаций атомов электронами (в среднем) в 1 с.

Слайд 2

Описание слайда:

После интегрирования находится следующая экспоненциальная зависимость: Для связи длины свободного пробега i, частоты ионизации i и скорости дрейфа uд справедлива следующая формула: Пространственная зависимость для концентрации в одномерном случае представляется следующим уравнением: В данное уравнение входит так называемый первый ионизационный коэффициент Таунсенда (см-1) -число ионизаций на расстоянии в 1 см. Интегрирование уравнения дает следующую экспоненциальную зависимость:

Слайд 3

Описание слайда:

Первый коэффициент Таунсенда связан с частотой ионизации и дрейфовой скоростью электронов с помощью следующего уравнения: При создании теории Таунсендом (1910 г.) были сделаны следующие исходные предположения относительно характерных особенностей данного разряда: 1) Сила тока считается малой и искажением электрического поля ввиду наличия пространственных зарядов можно пренебречь. 2) Имеют место ионизация газа соударениями электронов и развитие электронных лавин. 3) Разряд может быть несамостоятельным и самостоятельным. 4) Таунсендовский разряд переходит в тлеющий, а затем в дуговой (при увеличении тока).

Слайд 4

Описание слайда:

В теории вводятся следующие коэффициенты: α (см-1) – первый ионизационный коэффициент Таунсенда, т.е. число электрон-ионных пар, образованных одним электроном на пути в 1 см в направлении от катода к аноду вследствие неупругих столкновений электронов с нейтральными частицами газа;  (см-1) – аналогичный коэффициент для ионов, т.е. число свободных электронов, образованных положительным ионом на пути в 1 см при движении от анода к катоду;  - количество электронов (в среднем) выделяющихся с катода при попадании на него одного иона вследствие ион -электронной эмиссии. При построении теории предполагалось наличие внешнего ионизатора (источника ультрафиолетового излучения), с помощью которого происходило облучение поверхности катода (рис.1) Рис.1

Слайд 5

Описание слайда:

Были введены следующие исходные величины: (част/см2с) - число электронов, выделяющихся с 1 см2 поверхности катода в 1 с, (А/см2) - плотность электронного тока с катода. В простейшем варианте теории ионизация ионами не учитывается, т.е. полагается 

Слайд 6

Описание слайда:

Число ионизаций или число образовавшихся ионов имеет вид: Для рассмотрения стационарного режима разряда все пространство от катода до анода образно разбивается на участки длиной равной длине ионизации электронами - i. Предполагается, что имеет место образование электронных лавин на расстоянии равном i . В стационарном режиме считается, что число электронов в последующей лавине равно числу электронов, участвующих в развитии предыдущей лавины. Вводятся следующие обозначения: - общее число электронов, вылетевших с катода в 1 с при стационарном режиме. Выражение для n1 в стационарном режиме разряда может быть записано в виде: - число образовавшихся ионов - число выбитых электронов с катода ионами

Слайд 7

Описание слайда:

Для числа электронов, достигших анода можно записать следующее выражение: , где В результате концентрация электронов и плотность тока на аноде записываются в виде: Предполагается, что эмиссия ионов с поверхности анода под действием электронов пренебрежимо мала. В данной теории изначально предполагалось действие внешнего ионизатора (источника УФ-излучения), создающего вблизи катода исходную концентрацию заряженных частиц n0. В данном случае разряд считается несамостоятельным.

Слайд 8

Описание слайда:

Для перехода разряда из несамостоятельного в самостоятельный требуется выполнение, согласно Таунсенду, условия равенства нулю знаменателя в формуле для плотности тока: Эта выражение обычно считается условием зажигания таунсендовского разряда. В качестве одной из характеристик разряда вводится также величина: (В-1) - ионизационная способность – число пар ионов, которое в среднем рождает электрон, проходя в однородном поле разность потенциалов в 1 В. Также можно построить величину, обратную к ионизационной способности: - количество эВ, которое в среднем затрачивается на образование пары ионов, (эВ) - константа Столетова, т.е. максимальное значение величины -1.

Слайд 9

Описание слайда:

Приведем примеры констант Столетова для некоторых газов: воздух: 66 эВ (E/p  365 В/смторр) гелий: 83 эВ (E/p  50 В/смторр), водород: 70 эВ (E/p  140 В/смторр) Рассмотрим вопрос, связанный с потенциалом зажигания таунсендовского разряда. Для первого коэффициента ионизации Таунсендом была выведена полуэмпирическая формула, учитывающая зависимость данной величины от давления газа и напряжения электрического поля в виде: Где А и В являются постоянными коэффициентами, определенными для каждого конкретного газа в диапазоне значений E/p. Приведем примеры для значений данных коэффициентов: воздух А15 (смторр)-1, В365 (В/смторр), при E/p100-800 (В/смторр); гелий А3 (смторр)-1, В34 (В/смторр), при E/p20-150 (В/смторр).

Слайд 10

Описание слайда:

Для вывода условия зажигания используется также условие стационарности таунсендовского разряда: В результате потенциал зажигания разряда выражается в виде: Экспериментальные кривые для потенциала зажигания таунсендовского разряда впервые были измерены Пашеном. Представим зависимости, полученные для различных газов (рис.2). Данные кривые хорошо согласуются с формулой, выведенной для Uз. Для значений в минимуме получаются следующие выражения:

Слайд 11

Описание слайда:

Так, например, для воздуха при А15 (смторр)-1, В365 В/смторр, =10-2, С=1,18: (pd)min=0,83 торрсм, (E/p)min=365 В/смторр, Umin 300 В. Значения E/p в минимумах данных кривых Пашена соответствуют точке Столетова, где ионизационная способность электрона максимальна и равна: Рис.2

Теги ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГАЗЕ

Похожие презентации