Електричний струм в газах: визначення, особливості та цікаві факти

У природі не існує абсолютних діелектриків. Впорядкований рух частинок – носіїв електричного заряду, – тобто струм, можна викликати в будь-якому середовищі, проте для цього потрібні особливі умови. Ми розглянемо тут, як протікають електричні явища в газах і як газ можна з дуже хорошого діелектрика перетворити в дуже хороший провідник. Нас буде цікавити, при яких умовах виникає, а також якими особливостями характеризується електричний струм у газах.

Електричні властивості газів

Діелектрик – це речовина (середа), в якому концентрація частинок – вільних носіїв електричного заряду – не досягає скільки-небудь значущої величини, внаслідок чого провідність пренебрежимо мала. Всі гази – добрі діелектрики. Їх ізолюючі властивості використовуються повсюдно. Наприклад, в будь-якому вимикачі розмикання ланцюга відбувається, коли контакти наводяться в таке положення, щоб між ними утворився повітряний зазор. Дроти на лініях електропередач також ізолюються один від одного повітряним шаром.

Структурною одиницею будь-якого газу є молекула. Вона складається з атомних ядер і електронних хмар, тобто являє собою сукупність електричних зарядів, деяким чином розподілених у просторі. Молекула газу може бути електричним диполем внаслідок особливостей своєї будови або поляризуватися під дією зовнішнього електричного поля. Переважна більшість молекул, що складають газ, у звичайних умовах електрично нейтральні, оскільки заряди в них компенсують один одного.

Цікаве:  Біосинтез ДНК. Роль ДНК в біосинтезі білків

Якщо прикласти до газу електричне поле, молекули візьмуть дипольную орієнтацію, займаючи просторове положення, що компенсує вплив поля. Присутні в газі заряджені частинки під дією кулонівських сил почнуть рух: позитивні іони – у напрямку до катода, негативні іони й електрони до анода. Однак якщо поле має недостатній потенціал, єдиний спрямований потік зарядів не виникає, і можна говорити швидше про окремих струмах, настільки слабкі, що ними слід нехтувати. Газ веде себе як діелектрик.

Таким чином, для виникнення електричного струму в газах необхідна велика концентрація вільних носіїв заряду і присутність поля.