Номер 1, страница 190 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 52. Электрический разряд в газах. Глава 6. Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества - номер 1, страница 190.

В О П Р О С Ы

1. В чём отличие несамостоятельного и самостоятельного разрядов?

В чём отличие несамостоятельного и самостоятельного разрядов?

Электрический разряд в газе — это процесс протекания электрического тока через газовую среду. Разряды делятся на два основных типа: несамостоятельные и самостоятельные. Их главное отличие заключается в механизме, который поддерживает наличие свободных носителей заряда (электронов и ионов) в газе.

Несамостоятельный разряд

Этот тип разряда существует только при наличии внешнего ионизатора — фактора, который создаёт свободные электроны и ионы в газе извне. Таким ионизатором может быть:

• Нагревание газа до высокой температуры.
• Облучение газа ультрафиолетовыми, рентгеновскими или радиоактивными лучами.
• Нагрев катода (термоэлектронная эмиссия).

В несамостоятельном разряде электрическое поле, приложенное к газу, лишь направляет движение уже созданных внешним ионизатором зарядов, создавая ток. Если убрать действие внешнего ионизатора, то носители заряда быстро рекомбинируют (электроны и ионы соединяются в нейтральные атомы), и разряд немедленно прекращается.

Самостоятельный разряд

Этот тип разряда, однажды возникнув, способен поддерживать себя сам, без помощи внешнего ионизатора. Для его существования необходимо достаточно сильное электрическое поле.

Основной механизм поддержания самостоятельного разряда — это ударная ионизация. Электроны, ускоренные сильным электрическим полем, приобретают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы при столкновении с нейтральным атомом или молекулой газа выбить из неё один или несколько электронов. В результате одного столкновения вместо одного свободного электрона появляются два (или больше) и положительный ион. Эти новые электроны также ускоряются полем и, в свою очередь, ионизируют другие атомы. Этот лавинообразный процесс называется электронной лавиной. Именно он обеспечивает постоянное восполнение носителей заряда, необходимых для поддержания тока.

Ключевые отличия:

1. Источник носителей заряда: В несамостоятельном разряде носители заряда создаются внешним ионизатором. В самостоятельном разряде они создаются за счет внутренних процессов в самом газе (ударная ионизация) под действием сильного электрического поля.
2. Условие существования: Несамостоятельный разряд прекращается сразу после отключения внешнего ионизатора. Самостоятельный разряд продолжается до тех пор, пока приложенное напряжение достаточно велико для поддержания ударной ионизации.
3. Напряженность электрического поля: Несамостоятельный разряд может существовать при относительно слабых полях. Самостоятельный разряд возникает и поддерживается только при напряженности поля выше некоторого критического значения (напряжение пробоя).

Ответ: Главное отличие состоит в том, что несамостоятельный разряд существует только под действием внешнего источника ионизации (например, ультрафиолетового излучения), который создаёт носители тока. Самостоятельный разряд поддерживает себя сам за счёт процесса ударной ионизации, при котором электроны, разогнанные сильным электрическим полем, ионизируют атомы газа, создавая таким образом новые носители тока. Поэтому несамостоятельный разряд прекращается при устранении внешнего ионизатора, а самостоятельный — нет, пока поддерживается достаточно высокое напряжение.