رسانش در گازها






رسانش طبیعی گازها:


گازها در شرایط عادی جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند. یعنی دی الکتریک اند. این امر را می توان به کمک آزمایش خازن مسطحی که دو جوشن آن به باتری وصل شده و آمپرسنجی هم در مدار گذاشته شده است و شکاف بین جوشن های خازن خالی از عایق دیگری بوده و هواست در چنین آزمایشی آمپرسنج عددی را نشان نمی دهد.

یعنی هوا به عنوان یک گاز مرکب دی الکتریک است یا اینکه اگر از جایی مدار قطع شود و بین دو سر مدار فاصله بسیار جزئی از هوا باشد حتی گالوانومتر پیشرفته نیز جریانی را نشان نمی دهد. هر وقت که بخواهیم جریانی را قطع کنیم از این وضع استفاده می کنیم (ساخت کلید الکتریکی).

با زدن کلید تیغه ای از هوا بین دو نقطه مدار ایجاد می کنیم خواص عایق سازی گاز ها ناشی از این است که در حالت عادی اتم ها و مولکول های گاز ذرات خنثی بی بار هستند. بنابر این در شرایط عادی عملا در گاز ، حامل بار آزاد وجود ندارد که حرکتش بتواند ایجاد جریان نماید.

ایجاد رسانش ذاتی و القایی در گازها:


روشن است برای اینکه بتوانیم گازی را رسانا کنیم یا باید بر اثر یک عامل خارجی در آن حامل های بار آزاد یعنی ذرات باردار ایجاد کنیم. یا از خارج به آن وارد کنیم. یا اینکه باید براثر یک میدان الکتریکی مناسب که بین الکترودها برقرار می شود بار ایجاد شود در حالت اول رسانش گازها را بیرونی یا القایی و در حالت دوم رسانش را ذاتی می گویند .

رسانش القایی در گاز:


در شرایط عادی گازها جریان را هدایت نمی کنند به رغم ولتاژ اعمال شده گالوانومتر در مدار جریانی رانشان نمی دهد. اگر گاز را گرم کنیم گالوانومتر حساس پیدایش جریان را نشان می دهد. در نتیجه در دمای زیاد گاز ، مولکول ها دیگر خنثی نیستند.

حداقل بخشی از مولکول ها به قسمت های مثبت و منفی تجزیه ، یعنی یون ها در گاز ظاهر شده اند. فرایند تشکیل یون در گاز به یونش گاز معروف است. یعنی اگر هوای بین جوشن های خازنی مسطح واقع در مدار را گرم کنیم یونیزه می شود. به عبارتی در اینجا یونش از گرمایش هوا نتیجه می شود. البته به مرور زمان رسانش گاز کاهش می یابد.

توجیه ناپایداری یون ها در گاز:


ناپدیدی یون ها در گاز این طور توضیح داده می شود که یونهای ناهمنام بر اثر نیروی جاذبه الکتریکی به هم نزدیک می شوند و برای برقراری جریان دائم در گاز به یونش مداوم احتیاج است.

یونش گازها:


گرم کردن گاز تا دمای بالا تنها راه یونی کردن مولکول ها و اتم های آن نیست. اتم ها و مولکول های خنثی می توانند یونیزه شوند. یعنی می توانند بر اثر تعدادی عوامل دیگر بار الکتریکی به دست آودند. یکی از مهمترین این عوامل اشعه ایکس است.

در فرایند یونش ، الکترون از مولکول جدا می شود و بر اثر آن مولکول یون مثبت می شود خود الکترون آزاد شده حامل بار الکتریکی منفی است. ولی در بسیاری موارد الکترون به مولکول خنثی می چسبد و از این رو به صورت یون منفی در می آید یون های مثبت و منفی اغلب مولکول های یونیزه واحد نیستند بلکه دسته ای از مولکول ها هستند که به یک یون منفی یا مثبت چسبیده اند.

تفاوت رسانش الکترولیت با رسانش یونی گازها:


به دلیل اینکه بار یون مساوی یک دو یا گاهی تعداد بیشتری از بارهای بنیادی است. جرم یون ها ممکن است به مقدار زیادی با جرم اتم ها یا مولکول ها تفاوت داشته باشد. از این نظر یون های الکترولیت همیشه شامل اتم ها یا دسته های اتمی و با یون های گاز به مقدار زیادی تفاوت دارد. به علت این اختلاف قوانین فارادی در الکترولیزها برای رسانش یونی در گازها صادق نیستند.

تفاوت دیگر بین رسانش یونی در گازها و رسانش یونی در الکترولیت ها که به همان اندازه مهم است این است که قانون اهم برای گازها صادق نیست. برای گازها بسته به اینکه طبیعت تخلیه آنها چه شکلی باشد، نمودار های جریان و ولتاژ متفاوتی بر خلاف سایر رساناهای الکتریکی مانند فلزات و الکترولیت ها ممکن است، وجود داشته باشد.

بخصوص دیگر جریان افزایش نمی یابد به عبارتی جریان به یک مقدار ثابتی می رسد این مقدار ثابت جریان بستگی به ولتاژ ندارد و جریان اشباع نامیده می شود. البته اگر به همین ترتیب به افزایش ولتاژ ادامه دهیم. جریان ناگهان به شدت افزایش می یابد. این افزایش ناگهان جریان به دلیل افزایش ناگهانی تعداد یون ها که خود به دلیل افزایش خود میدان الکتریکی است، که سبب ایجاد جرقه «تخلیه الکتریکی گازها) می شود.

به عبارتی این عمل همان تبدیل رسانش القایی به رسانش ذاتی است. این تبدیل ناگهانی رسانش القایی به ذاتی ، جرقه زنی در شکاف گاز را سبب می شود. و باعث تخلیه الکتریکی گاز می گردد.

مباحث مرتبط با عنوان:




تعداد بازدید ها: 23280