Hvorfor bliver gasser ledere ved lavt tryk og højspænding?

Gasser bliver ikke ledere ved lavt tryk og højspænding. De bliver ioniseret , hvilket betyder, at nogle af deres atomer eller molekyler får eller mister elektroner, hvilket skaber frie ladede partikler. Disse gratis ladede partikler tillader derefter gassen at udføre elektricitet. Her er en sammenbrud af hvorfor:

1. Lavt tryk:

* Nedsatte kollisioner: Ved lavere tryk er gasmolekyler længere fra hinanden, hvilket fører til færre kollisioner mellem dem. Dette gør det muligt for elektroner at rejse videre uden at blive spredt og øge deres mobilitet.

* lettere ionisering: Med færre kollisioner har elektronerne en større chance for at få nok energi til at ionisere gasmolekyler. Ionisering sker, når en elektron kolliderer med et gasmolekyle med tilstrækkelig energi til at slå en elektron af, hvilket skaber en positivt ladet ion og en fri elektron.

2. Højspænding:

* stærkt elektrisk felt: Højspænding skaber et stærkt elektrisk felt, der accelererer frie elektroner til høje hastigheder.

* Forøget ionisering: Disse højhastigheds-elektroner har nok energi til at ionisere flere gasmolekyler gennem kollisioner, hvilket skaber en lavineffekt, hvor flere frie elektroner og ioner genereres. Denne proces kaldes elektrisk sammenbrud .

Kortfattet:

* Lavt tryk muliggør lettere elektronbevægelse og ionisering.

* Højspænding skaber stærke elektriske felter, accelererer elektroner og udløser ionisering.

Konsekvenser af ionisering:

* Elektrisk udladning: Strømmen af ​​elektricitet gennem den ioniserede gas skaber en synlig udledning, som en gnist eller en bue.

* Konduktivitet: Tilstedeværelsen af ​​frie ladninger gør det muligt for gassen at udføre elektricitet, omend med en lavere ledningsevne end en typisk metalleder.

Ansøgninger:

* neonskilte: Elektrisk sammenbrud i neongas skaber den karakteristiske glød.

* fluorescerende lys: Elektrisk nedbrydning i Mercury Vapor skaber ultraviolet stråling, der begejstrer phosphorbelægninger til at udsende synligt lys.

* ARC -svejsning: Elektrisk nedbrydning i luft skaber en varm, ioniseret bue, der bruges til at smelte og smelte metaller.

Bemærk: Mens lavt tryk og højspænding letter ionisering, varierer de specifikke betingelser, der kræves til elektrisk sammenbrud, afhængigt af typen af ​​gas og andre faktorer.