Номер 4, страница 134 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 32. Электрический ток в различных средах. Вопросы - номер 4, страница 134.

Условие.

4. Где в природе встречается электрический ток в газе?

Решение.

3. Как обнаружить ток в газе?

Электрический ток в газе представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц (свободных электронов и ионов). Поскольку сами частицы микроскопичны, судить о наличии тока можно по его действиям и проявлениям, которые можно зафиксировать приборами или наблюдать визуально.

Основные способы обнаружения тока в газе:

1. Световое действие. Наиболее наглядным проявлением тока в газе является газовый разряд, который почти всегда сопровождается свечением. При столкновении быстрые электроны возбуждают атомы газа, которые затем, возвращаясь в стабильное состояние, излучают свет. Цвет этого свечения уникален для каждого газа (например, неон светится красно-оранжевым, а аргон — синеватым). Наблюдение этого свечения является прямым доказательством наличия тока.

2. Магнитное действие. Согласно закону Ампера, любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Это поле можно обнаружить, поместив рядом с газоразрядной трубкой магнитную стрелку компаса. Отклонение стрелки от ее обычного положения укажет на присутствие магнитного поля, а следовательно, и электрического тока.

3. Тепловое действие. Прохождение тока через газ сопровождается его нагревом. Это происходит из-за того, что движущиеся заряженные частицы сталкиваются с нейтральными атомами газа и передают им часть своей энергии. Повышение температуры газа можно измерить с помощью термометра или зафиксировать тепловизором.

4. Прямое измерение с помощью приборов. Самый точный способ обнаружить и измерить ток в газе — это включить в электрическую цепь, частью которой является газ, чувствительный измерительный прибор — амперметр или гальванометр (для очень слабых токов). Прибор покажет величину силы тока, протекающего через газ.

Ответ: Ток в газе можно обнаружить по его свечению (газовому разряду), по создаваемому им магнитному полю (отклонению стрелки компаса), по нагреву газа или путем прямого измерения силы тока амперметром, включенным в цепь.

4. Где в природе встречается электрический ток в газе?

Электрический ток в газе, также известный как газовый разряд, является весьма распространенным природным явлением. Его можно наблюдать в различных масштабах, от локальных до планетарных.

1. Молния. Это самый мощный и впечатляющий пример естественного газового разряда. Во время грозы в атмосфере накапливаются огромные электрические заряды, и когда напряженность электрического поля достигает критического значения, происходит электрический пробой воздуха. Воздух (смесь газов) на короткое время становится проводником, и по образовавшемуся ионизированному каналу протекает гигантский ток.

2. Полярные сияния (Северное и Южное). Это красивейшее явление представляет собой свечение верхних, очень разреженных слоев атмосферы. Оно возникает, когда потоки заряженных частиц (электронов и протонов), летящих от Солнца (солнечный ветер), вторгаются в магнитное поле Земли и, двигаясь вдоль его силовых линий, сталкиваются с атомами кислорода и азота. Эти столкновения возбуждают атомы, заставляя их светиться. Это пример тлеющего разряда в планетарном масштабе.

3. Огни святого Эльма. Это форма коронного разряда, которая наблюдается как светящиеся пучки или кисточки на острых концах высоких объектов (например, мачтах кораблей, шпилях зданий, верхушках деревьев) во время грозы или метели. Сильное электрическое поле атмосферы вызывает ионизацию воздуха у острия, что и приводит к свечению.

4. Ионосфера. Это слой земной атмосферы, расположенный на высоте от 60 км и выше, в котором газ находится в значительно ионизированном состоянии под действием солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Упорядоченное движение этих зарядов образует глобальные системы электрических токов.

Ответ: В природе электрический ток в газе встречается в виде молний, полярных сияний, огней святого Эльма и в виде электрических токов в ионосфере Земли.

5. В каких устройствах используется электрический ток в газе?

Электрический ток в газе нашел широкое применение в современной технике, особенно в осветительных приборах, промышленных технологиях и научных инструментах.

1. Источники света:
- Люминесцентные лампы. Внутри трубки ток проходит через пары ртути, что создает невидимое ультрафиолетовое излучение. Это излучение попадает на слой люминофора на стенках трубки и заставляет его светиться видимым светом.
- Неоновые и другие газосветные лампы. Используются для создания ярких рекламных вывесок. Трубки заполняются различными инертными газами (неон, аргон, криптон), каждый из которых светится своим характерным цветом при прохождении тока.
- Натриевые и ртутные лампы. Широко применяются для уличного освещения благодаря своей высокой световой отдаче.
- Ксеноновые дуговые лампы. Создают чрезвычайно яркий свет, близкий к солнечному, и используются в кинопроекторах, автомобильных фарах и мощных прожекторах.

2. Промышленные технологии:
- Электрическая дуговая сварка. Между электродом и свариваемой деталью зажигается мощная электрическая дуга (стабильный разряд в газе), температура которой достаточна для плавления металла.
- Плазменная резка. Струя высокотемпературной плазмы (полностью ионизированного газа) используется для быстрой и точной резки толстых металлических листов.
- Газовые лазеры. В таких лазерах (например, гелий-неоновом или CO₂-лазере) для создания активной среды, способной генерировать лазерное излучение, используется тлеющий разряд в смеси газов.

3. Электроника и измерительные приборы:
- Плазменные дисплеи. Каждый пиксель такого экрана представляет собой микроскопическую ячейку с инертным газом, в которой зажигается разряд, вызывающий свечение люминофора.
- Счетчики Гейгера. Приборы для регистрации радиоактивного излучения. Попадание ионизирующей частицы в счетчик вызывает кратковременный газовый разряд, который регистрируется электроникой.

Ответ: Электрический ток в газе используется в различных источниках света (люминесцентные, неоновые, натриевые лампы), в технологиях сварки и резки металлов, в газовых лазерах, плазменных дисплеях и в детекторах ионизирующих излучений (счетчиках Гейгера).