Номер 5, страница 134 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 32. Электрический ток в различных средах. Вопросы - номер 5, страница 134.

Условие.

5. В каких устройствах применяется электрический ток в газе?

Решение.

Где встречается электрический ток в газе?

Электрический ток в газе, или газовый разряд, — это упорядоченное движение свободных заряженных частиц (электронов и ионов) в газовой среде. В обычных условиях газы являются диэлектриками, поскольку их молекулы электрически нейтральны и в них практически отсутствуют свободные носители заряда. Для того чтобы газ начал проводить ток, его необходимо ионизировать, то есть создать в нём достаточное количество свободных электронов и ионов. Ионизация может быть вызвана сильным нагревом, действием сильного электрического поля, ультрафиолетовым или рентгеновским излучением, а также бомбардировкой быстрыми частицами.

В природе электрический ток в газе можно наблюдать в виде следующих явлений:

1. Молния — это гигантский искровой разряд в атмосфере. Он возникает между грозовыми облаками или между облаком и землёй из-за накопления огромных электрических зарядов. Сильнейшее электрическое поле ионизирует воздух, превращая его в проводящий канал из плазмы, по которому протекает ток огромной силы.

2. Полярное сияние (северное и южное) — это свечение верхних разреженных слоёв атмосферы. Оно возникает, когда заряженные частицы солнечного ветра, захваченные магнитным полем Земли, сталкиваются с атомами и молекулами газов (в основном кислорода и азота). В результате столкновений атомы ионизируются и возбуждаются, а затем, возвращаясь в спокойное состояние, испускают свет.

3. Огни святого Эльма — это форма коронного разряда, тихого свечения, которое появляется на острых концах высоких предметов (мачтах кораблей, шпилях, верхушках деревьев) при высокой напряжённости электрического поля в атмосфере, например, во время грозы.

4. Солнце и звёзды — по своей сути это гигантские шары из плазмы (полностью ионизированного газа). Внутри них и на их поверхности постоянно протекают мощные электрические токи, которые генерируют их магнитные поля и вызывают такие явления, как солнечные вспышки и протуберанцы.

Ответ: Электрический ток в газе в природе встречается в виде молний, полярных сияний, огней святого Эльма, а также является основой существования звёзд (включая Солнце), которые состоят из плазмы.

Б. В каких устройствах применяется электрический ток в газе?

Явление прохождения электрического тока через газ (газовый разряд) нашло широкое применение в науке и технике. В зависимости от условий (давления газа, напряжения, формы электродов) возникают различные типы разрядов (тлеющий, дуговой, коронный, искровой), которые используются в следующих устройствах:

1. Осветительная техника:
- Люминесцентные лампы (лампы «дневного света»): Внутри трубки, покрытой люминофором, происходит тлеющий разряд в парах ртути. Этот разряд создаёт ультрафиолетовое излучение, которое, попадая на люминофор, преобразуется в видимый свет.
- Неоновые лампы и рекламные вывески: Свечение возникает благодаря тлеющему разряду в инертных газах (неон даёт красно-оранжевый цвет, аргон — синий и т. д.).
- Дуговые лампы (ксеноновые, ртутные, натриевые): Используются для мощного освещения, например, в уличных фонарях, автомобильных фарах, кинопроекторах. В них используется яркое свечение дугового разряда в газе под высоким давлением.

2. Промышленные технологии:
- Плазменная сварка и резка металлов: С помощью мощного дугового разряда создаётся струя высокотемпературной плазмы, которая легко плавит и режет металл.
- Газовые лазеры (например, гелий-неоновый или CO₂-лазер): Газовый разряд используется для «накачки» активной среды лазера, то есть для возбуждения атомов газа, которые затем генерируют когерентное лазерное излучение.

3. Электроника и приборы:
- Плазменные дисплеи: Изображение создаётся свечением тысяч микроскопических ячеек, заполненных инертным газом (неон, ксенон), в которых под действием напряжения возникает разряд.
- Счётчики Гейгера: Приборы для обнаружения ионизирующего излучения. Радиоактивная частица, пролетая через газ в счётчике, ионизирует его, вызывая кратковременный электрический разряд, который регистрируется электроникой.
- Газоразрядные стабилизаторы напряжения (стабилитроны): Используют свойство тлеющего разряда поддерживать почти постоянное напряжение на электродах в определённом диапазоне токов.

Ответ: Электрический ток в газе применяется в осветительных приборах (люминесцентные, неоновые, ксеноновые лампы), в технологиях (плазменная сварка и резка, газовые лазеры), в электронике (плазменные панели) и в измерительных устройствах (счётчики Гейгера).