Но в отличие от металлов сопротивление электролитов с повышением температуры уменьшается, т.к. уменьшается вязкость жидкости и увеличивается подвижность ионов.

Где α – температурный коэффициент - отрицательный.

Электропроводность газов.

В обычном состоянии газы не проводят электричества. Однако под влиянием различных внешних факторов (высокая температура, различные излучения) газы становятся электропроводящими. Это происходит вследствие того, что от нейтральных атомов отделяются электроны и образуются свободные заряды - положительные ионы и свободные электроны. Этот процесс называется ионизацией.

Ионизация атома (отрыв электрона) требует определенной энергии, величина которой зависит от строения атома и называется энергией ионизации. Если ионизацию не поддерживать, то со временем происходит рекомбинация ионов - положительный и отрицательный ион в результате теплового движения сталкиваются и избыточный электрон переходит к положительному иону. В результате образуется нейтральный атом.

Рассмотрим принципиальную схему, изображенную на рисунке. Пусть газовый промежуток освещается ультрафиолетовыми лучами, обеспечивающими ионизацию газа. Если увеличивать напряжение между электродами (например, плавно уменьшая сопротивление r) то сила тока будет увеличиваться, пока не достигнет максимума (тока насыщения), при котором все свободные электроны достигают противоположного электрода. Сила тока насыщения зависит только от интенсивности процесса ионизации (в нашем случае, от интенсивности ультрафиолетовых лучей). Если снять внешнюю ионизацию, разряд между электродами исчезнет. Такие разряды называются несамостоятельными.

Если же продолжать уменьшать сопротивление (увеличивая тем самым напряжение) произойдет резкое (в сотни раз) увеличение силы тока, в газе появятся световые и тепловые эффекты. Если прекратить действие ионизатора, то разряд будет продолжаться. Это значит, что новые ионы для поддержания разряда образуются благодаря процессам в самом разряде. Такие разряды называют самостоятельными.

Дело в том, что с увеличением напряжения возрастает скорость и кинетическая энергия электрона, и он при столкновении с атомом сам способен произвести его ионизацию - высвободить еще один электрон.

На следующем этапе два электрона образуют уже четыре и т.д. Происходит лавинообразное увеличение количества носителей. Это явление получило название электронной (или ионной) лавины, а напряжение, при котором это происходит - напряжением пробоя газового промежутка (напряжением зажигания газового разряда).

В зависимости от свойств и внешнего вида разрядов различают коронный, искровой, дуговой, тлеющий и другие разряды. В различных формах газового разряда иногда образуется сильно ионизированный газ, в котором концентрация электронов приблизительно равна концентрации положительных ионов. Такая система получила название ионной плазмы.

Возникновение самостоятельных газовых разрядов

В металлах имеются электроны проводимости, участвующие в тепловом движении. Для того, чтобы свободный электрон мог выйти из металла (катода), должна быть совершена определенная работа, различная для разных металлов и названная работой выхода. Энергию, необходимую для совершения этой работы электроны проводимости могут получить при нагревании катода или его облучении.

Одной из первых теорий возникновения самостоятельного газового разряда была предложена Таунсендом. Электрон, так или иначе вышедший с катода, под воздействием электрического поля между электродами разгоняется, приобретает энергию. При соударении с нейтральным атомом выбивает из него один или несколько атомных электронов, в результате чего нейтральный атом превращается в положительный ион, а в газе появляются новые электроны. «Освободившиеся» электроны под воздействием поля приобретают некоторую энергию и тоже ионизируют атомы. Таким образом, количество свободных электронов растет в степенной прогрессии.

Но этого процесса недостаточно для описания возникновения самостоятельного разряда: этот механизм не объясняет появление новых электронов с катода. Вообще, чтобы разряд стал самостоятельным, каждый вырванный с катода электрон в результате цепочки взаимодействий должен вырвать с катода по крайней мере еще 1 электрон. Вспомним, что при ионизации атома электроном помимо свободного электрона возникает еще и ион, который движется под действием поля в противоположном электронам направлении – к катоду. В результате столкновения иона с катодом с последнего может быть эмитирован электрон. Этот процесс называется вторичной электронной эмиссией.

Но возникновение электронных лавин не представляет собой самостоятельный газовый разряд. Необходимо, чтобы лавина поддерживали сами себя, т.е. непрерывно производились новые электроны, взамен ушедших на анод.

Кроме вторичной электронной эмиссии к таким процессам относятся:

- термоэлектронная эмиссия вызвана подведением к катоду тепловой энергии. Чем более нагретым будет катод, тем более интенсивной будет эмиссия. Эмитировавшие из катода электроны собираются над катодом в электронное облачко, которое создаёт электрическое поле, препятствующее дальнейшей эмиссии, поэтому при приложении к катоду электрического поля эмиссия усиливается, т.к. часть электронного облачка будет уходить к аноду и поле облачка ослабевать. Термоэлектронная эмиссия применяется в электронных лампах, электронно-лучевых трубках;

- электростатическая эмиссия происходит при достижении напряженности электрического поля вблизи поверхности электрода ~10⁹ В/м. При шероховатости катода электростатическая эмиссия называется иногда автоэлектронной и усиливается. Чтобы снизить напряжение, подаваемое на электрод, ему придают форму тонкого острия;

- фотоэлектронная эмиссия (внешний фотоэффект) вызывается падающим на катод излучением большой частоты и применяется в фотоэлементах;