Електричний струм у металах, рідинах і газах – відмінності і схожість
Розглянемо особливості, якими характеризується газовий розряд в порівнянні з властивостями струму в інших середовищах.
В металах струм – це спрямований рух вільних електронів, не тягне за собою хімічних змін. Провідники такого типу називають провідниками першого роду; до них відносяться, крім металів і сплавів, вугілля, деякі солі і оксиди. Їх відрізняє електронна провідність.
Провідники другого роду – це електроліти, тобто рідкі водні розчини лугів, кислот і солей. Проходження струму пов’язане з хімічним зміною електроліту – електролізом. Іони речовини, розчиненого в воді, під дією різниці потенціалів переміщуються в протилежні сторони: позитивні катіони – до катода, негативні аніони – до анода. Процес супроводжується виділенням газу або відкладенням шару металу на катоді. Провідниками другого роду властива іонна провідність.
Що стосується провідності газів, то вона, по-перше, тимчасова, по-друге, має ознаки подібності та відмінності з кожним з них. Так, електричний струм в електролітах, і в газах – це спрямований до протилежних електродів дрейф різнойменно заряджених частинок. Однак у той час як електроліти характеризуються чисто іонною провідністю, у газовому розряді при поєднанні електронного і іонного типів провідності провідна роль належить електронам. Ще одна відмінність електричного струму в рідинах і газах складається в природі іонізації. В електроліті молекули розчиненого з’єднання дисоціюють у воді, в газі ж молекули не руйнуються, а лише втрачають електрони. Тому газовий розряд, як і струм в металах, не пов’язаний з хімічними змінами.
Неоднакова також і фізика електричного струму в рідинах і газах. Провідність електролітів в цілому підпорядковується закону Ома, а при газовому розряді він не дотримується. Вольт-амперна характеристика газів має набагато більш складний характер, пов’язаний з властивостями плазми.
Слід згадати і про спільних та відмінних рисах електричного струму в газах і вакуумі. Вакуум – це майже ідеальний діелектрик. «Майже» – тому що в вакуумі, незважаючи на відсутність (точніше, надзвичайно малу концентрацію вільних носіїв заряду, теж можливий струм. Але в газі потенційні носії вже присутні, їх необхідно тільки іонізувати. У вакуум носії заряду вносяться речовини. Як правило, це відбувається в процесі електронної емісії, наприклад при нагріванні катода (термоэлектронная емісія). Але і в різних типах газових розрядів емісія, як ми бачили, грає важливу роль.
