Электрический ток в газах — молния и люминесцентное свечение в качестве наглядного примера

Ток, текущий через газ, нагревает его до высоких температур и заставляет светиться. Примерами этого явления могут быть молния или люминесцентное освещение. Газы, в том числе воздух, в обычных условиях не проводят ток. Они состоят из электрически нейтральных атомов молекул, не способных генерировать ток.

По-другому ведут себя газы газы, если их нагреть или поместить в сильное электрическое поле. В этом случае электроны могут оторваться от атома или молекулы, и образуется плазма — раскаленная смесь нейтральных частиц, электронных и положительных ионов. Заряженные частицы плазмы способны образовать электрический ток. Итак, предлагаем данную статью также в качестве дополнительного изучения темы по физике 10 класса — электрический ток в газах, которая содержит наглядные примеров проявления в таких природных явлениях как молния, коронный разряд, а также применения в быту в качестве освещения и декоративной подсветки.

Электрический ток в газах - молния и люминесцентное свечение

Источник молнии и ее виды

Молния — гигантский искровой разряд статического электричества, который происходит между верхней и нижней частями облака или между нижней границей облака и землей. Условия для возникновения молнии складывается, когда воздушные потоки образуют в облаке скопления заряженных частиц разных знаков. В другом случае отрицательный заряд подошвы облака индуцирует положительный заряд на поверхности земли.

Источник молнии и ее виды

Разность потенциалов между областями, обладающими зарядами противоположных знаков, достигает сотни миллионов вольт. В конце концов она достигает предельного значения, и возникает кана, где воздух ионизируется и между заряженными областями начинает течь ток.

Ток нагревает воздух, создавая плазменную дорожку. По этой дорожке проходят несколько несколько мощных импульсов тока, называемых ударами, и разогревают воздух до температуры свыше 33000 0С.

Мгновенный разогрев воздуха приводит к вспышке молнии и грому. Скорость звука в воздухе меньше скорости света, поэтому на большом расстоянии раскаты грома слышатся спустя некоторое время после вспышки молнии.

Молния — это огромная искра, которая проскакивает между вершиной и подошвой облака, обладающими зарядами противоположных знаков, или между облаком и землей.

В 1752 г. ученый и государственный деятель США Бенджамин Франклин (1706 — 1790) с риском для жизни запускал к грозовому облаку воздушных змеев на металлической проволоке, пытаясь доказать, что молния имеет электрическую проводку.

Франклин запускает змея для доказательства присутствия электричества в молнии

Удар молнии может убить человека или разрушить здание. Высокие здания оборудуют молниеотводом — металлическим стержнем, как правило, с заостренным концом. Нижний конец стержня соединен кабелем с металлической пластиной, закопанной в землю. По молниеотводу ток молнии уходит в землю, не причиняя вреда.

Молнии бывают разных типов. Сплошная молния представляет собой разряд между заряженными областями облака.

Зигзагообразная молния возникает при разряде между облаком и землей, как, например, на этой фотографии грозы в штате Нью-Мексико, США.

Кто изобрел молниеотвод и для чего он нужен?

Молниеотвод был изобретен Бенджамином Франклином.

Установка молниеотвода на здании

Молнии ударяют в высокие здания и сооружения, а молниеотвод притягивает и поглощает молнию, давая возможность току уйти в землю через стержень заземления и не причинить вреда постройкам.

Газоразрядные источники света

Управляемый процесс, природа которого аналогична молнии, можно наблюдать в газоразрядных лампах. Они представляют собой герметически стеклянные трубки, наполненные инертным газом — неоном, аргоном, криптоном или ксеноном — или парами ртути под низким давлением.

Когда на электроды подается напряжение, электроны в атомах газа приходят в возбужденное состояние. При этих условиях инертные газы начинают светиться, как, например, в неоновых лампах, широко используемые в световой рекламе.

Пары ртути испускают невидимые ультрафиолетовые лучи.

Схема возникновения и прохождения тока в газоразрядной трубке

Ток в газоразрядной лампе возбуждает электроны атомов ртути. Возвращаясь в обычное состояние, они испускают ультрафиолетовые лучи. Попадая на слои люминофора, УФ-излучение превращается в видимый свет.

Ультрафиолетовое излучение, попадая на внутреннее покрытие лампы, люминофор, заставляет его светиться, или люминесцировать, белым светом. Поэтому такие источники света и называют люминесцентными лампами.

Природное явление Огни Святого Эльма — коронный разряд

Огни Святого Эльма — это свечение, которое во время грозы можно наблюдать на верхушках высоких зданий, на кончиках лопастей пропеллеров самолетов и мачтах судов.

Они появляются, когда в остроконечных частях частях предметов возникает сильный электрический заряд, отрывающий электроны от молекул воздуха. Своим названием явление обязано морякам, которые думали, будто этим свечением их покровитель св. Эльм показывает, что они находятся под опекой.

(5 votes, average: 4,80 out of 5)
Загрузка...