Svítíme: Úvod     Samostatný a nesamostatný výboj v plynu     Jiskrový výboj     Obloukový výboj     Doutnavý výboj     Zářivka     Koróna     Katodové a kanálové záření     Svítivá dioda (LED)     Žárovka

Elektrický proud v plynech

Co se stane, když si svléknete umělý svetr a dáte ruku blízko ke kovovému předmětu (klice, rámu dveří, ...)? Proč se někdy nedaří pokusy z elektrostatiky?

Pokus:

Vezměme vzduchový kondenzátor (2 kovové desky proti sobě, mezi nimi vzduch) a nabijme ho. Připojme desky k elektroskopu - ten ukáže výchylku. Teď dáme mezi desky hořící zápalku. Na pokus se podívejte na video ¤ (formát *.avi 2696 kB, ev. formát *.rm ¤ 464 kB).

Po vložení hořící zápalky mezi desky klesne výchylka elektroskopu na nulu. Mezi deskami prošel elektrický proud - vzduch se stal vložením zapálené sirky vodivým. To znamená, že se v něm musely vytvořit volné částice s nábojem - kladné ionty a záporné elektrony.

Připojíme-li náš kondenzátor k elektrostatickému zdroji vysokého napětí 0-10 kV a dáme-li mezi desky svíčku, obvodem prochází proud a plamen svíčky je ohýbám směrem k záporné desce. Příčinou toho jsou těžké kladné ionty, které ho strhávají. Když svíčku odstraníme, elektrický proud přestane procházet.

Tento druh výboje se nazývá nesamostatný výboj. Probíhá jen v přítomnosti ionizátoru. Ionizátorem může býti teplo nebo například záření - kosmické, rentgenové apod. VA charakteristika výboje je na obr. 1.

obr. 1: VA charakteristika výboje v plynu

Za přítomnosti ionizátoru vznikají v plynu volné ionty a elektrony, které se pohybují k příslušným elektrodám. Kromě toho vzájemně rekombinují. Čím je napětí větší, tím rychleji se ionty pohybují a tím méně jich stačí zrekombinovat. Proud tedy lineárně roste, platí Ohmův zákon. 

Při jistém napětí se pohybují ionty už tak rychle, že prakticky nerekombinují a všechny vzniklé ionty  dospějí k elektrodám. Proud tak se zvyšujícím se napětím nemůže dále růst - nasycený proud. 

Dosáhne-li napětí hodnoty U_z - zápalného napětí - je rychlost (a energie) elektronů tak velké, že může ionizovat neutrální molekulu, do které narazí. Zvyšuje se tak počet nosičů náboje a proud opět roste. Navíc v této oblasti už není potřeba žádný ionizátor - ionizace nárazem je dostačující. Nastává samostatný výboj v plynu.

Rozeznáváme několik druhů samostatných výbojů v plynech. Jsou to jiskrový, obloukový a doutnavý výboj, koróna, katodové a kanálové záření.

Verze pro tisk