Номер 3, страница 178 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. Что представляет собой электрический ток в газах?

2. В обычных условиях газ состоит из электрически нейтральных атомов или молекул и является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток. Ионизация газа — это процесс отрыва одного или нескольких электронов от атомов или молекул газа под воздействием внешнего фактора (ионизатора). В результате этого процесса образуются свободные заряженные частицы: положительно заряженные ионы (атомы, потерявшие электроны) и свободные электроны. Иногда свободный электрон может присоединиться к нейтральной молекуле, образуя отрицательно заряженный ион.

Для ионизации необходимо сообщить электрону в атоме энергию, достаточную для преодоления сил притяжения к ядру. Основными способами ионизации газа являются:

• Нагревание газа до высокой температуры (термическая ионизация).
• Воздействие сильного электрического поля.
• Облучение газа ультрафиолетовыми лучами, рентгеновским или радиоактивным излучением (фотоионизация).
• Бомбардировка атомов газа быстрыми частицами (например, электронами или другими ионами), имеющими достаточную кинетическую энергию (ударная ионизация).

Одновременно с процессом ионизации в газе происходит и обратный процесс — рекомбинация, при котором свободный электрон и положительный ион соединяются, вновь образуя нейтральный атом. Ионизированный газ, содержащий свободные носители заряда, способен проводить электрический ток.

Ответ: Ионизация газа — это процесс образования свободных носителей заряда (положительных ионов и электронов) из нейтральных атомов или молекул газа под влиянием внешнего энергетического воздействия.

3. Электрический ток по определению представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В отличие от металлов, где носителями тока являются только свободные электроны, или от электролитов, где ток создается движением положительных и отрицательных ионов, в газах носители заряда более разнообразны.

Электрический ток в газах — это направленное движение свободных электронов и ионов (положительных и, в некоторых случаях, отрицательных), возникающее в ионизированном газе под действием электрического поля. Когда к объему ионизированного газа прикладывается электрическое поле (например, с помощью двух электродов — анода и катода), заряженные частицы приходят в упорядоченное движение:

• Свободные электроны, имеющие отрицательный заряд, движутся против направления вектора напряженности электрического поля, то есть к положительному электроду (аноду).
• Положительно заряженные ионы движутся по направлению вектора напряженности, то есть к отрицательному электроду (катоду).

Суммарный электрический ток в газе складывается из тока, создаваемого движением электронов, и тока, создаваемого движением ионов. Сам процесс протекания тока через газ называется газовым разрядом. Для его возникновения необходимо наличие в газе свободных носителей заряда, то есть газ должен быть ионизирован.

Ответ: Электрический ток в газах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов к аноду и положительных ионов к катоду, возникающее в ионизированном газе под действием электрического поля.

4. Вопрос является неполным, а рисунок 112 отсутствует. Однако можно предположить, что вопрос касается зависимости силы тока в газе от приложенного напряжения, которая обычно иллюстрируется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) газового разряда. Рассмотрим, как устанавливается ток в газе, который ионизируется постоянным внешним ионизатором (например, радиоактивным препаратом).

Вольт-амперная характеристика для такого случая (несамостоятельный газовый разряд) имеет три характерных участка:

1. Участок роста тока (при малых напряжениях). При подаче небольшого напряжения на электроды не все ионы и электроны, созданные ионизатором, успевают их достичь. Многие из них рекомбинируют по пути. С увеличением напряжения скорость движения частиц растет, все большее их число достигает электродов, и сила тока увеличивается. На этом участке зависимость тока от напряжения близка к линейной.
2. Участок насыщения. При дальнейшем увеличении напряжения наступает момент, когда электрическое поле становится настолько сильным, что практически все электроны и ионы, создаваемые ионизатором в единицу времени, достигают электродов, не успевая рекомбинировать. Сила тока достигает максимального значения, называемого током насыщения $I_{н}$. Дальнейшее увеличение напряжения в этом диапазоне не приводит к росту тока, так как его величина ограничена мощностью ионизатора. Разряд, который существует только при наличии внешнего ионизатора, называется несамостоятельным газовым разрядом.
3. Участок лавинного роста (при высоких напряжениях). Если напряжение превысит некоторое критическое значение (напряжение зажигания), электроны, ускоренные сильным полем, приобретают кинетическую энергию, достаточную для ионизации нейтральных атомов газа при столкновении с ними (ударная ионизация). Каждый такой акт ионизации создает новую пару "электрон-ион". Новые электроны также ускоряются полем и ионизируют другие атомы. Процесс приобретает лавинообразный характер, число носителей заряда резко возрастает, что приводит к стремительному увеличению силы тока. Такой разряд называется самостоятельным, так как он может продолжаться и после прекращения действия внешнего ионизатора.

Ответ: При наличии внешнего ионизатора ток в газе сначала растет с напряжением, затем достигает насыщения ($I_{н}$), когда все созданные ионизатором частицы собираются на электродах (несамостоятельный разряд). При достаточно высоком напряжении начинается ударная ионизация, приводящая к лавинообразному росту числа носителей заряда и резкому увеличению тока (самостоятельный разряд).