Elektrický proud v plynech
Vedení el. proudu v plynech Čisté suché plyny (např.vzduch) prakticky neobsahují volné částice s nábojem, a proto jsou dobrými izolanty. Ale tzv. ionizační činidla (ionizátory) jsou schopna štěpit neutrální molekuly vzduchu a vytvářet v něm kationty, anionty a volné elektrony.
Ionizátory Dodávají energii molekulám plynu, které se pak mohou rozdělit na nabité ionty. Působení ionizátoru tak zvyšuje vodivost plynu. Ionizační záření RTG UV Gama Teplo
Ionizační záření radioaktivní látky vyrobené člověkem radioaktivní americium
Ionizační záření Ionizujícího záření může přicházet z vesmíru jako tzv. kosmické záření nebo sluneční vítr
Ionizační záření Rentgenky UV zářivky
Ionizace teplem Ionizačním činidlem může být i těleso o vysoké teplotě.
El. proud v plynech Elektrickým proudem v plynech pak rozumíme uspořádaný pohyb kationtů, aniontů a volných elektronů. Pokud dojde ke světelným či zvukovým efektům, pak mluvíme o elektrickém výboji. Výboj může být: samostatný k vedení proudu není potřeba ionizátor nesamostatný po ukončení působení ionizátoru plyn nevede el. proud
za atmosférického tlaku obloukový výboj jiskrový výboj koróna za sníženého tlaku doutnavý výboj Výboje v plynech
Obloukový výboj Dvě uhlíkové elektrody připojíme ke zdroji nízkého napětí, který však musí být schopen dodávat vysoké proudy ( 10 A),a pak se jimi vzájemně dotkneme. Obvodem začne protékat zkratový proud, který místo kontaktu zahřeje na vysokou teplotu. Okolní vzduch se ionizuje a stává se vodivým. Když nyní obě elektrody trochu oddálíme, zapálíme obloukový výboj projevující se vysokou teplotou (3000 5000 K) a oslnivě bílým světlem.
Obloukový výboj
Využití: svařování Obloukový výboj Osvětlování (dříve oblouková lampa, nyní vysokotlaká výbojka, např. xenonová, rtuťová, sodíková aj.) Oblouková pec
Vysokotlaká xenonová výbojka pro 3D projektory IMAX o výkonu 15 kw až 1800 o C
Bezpečnost Elektrický oblouk nás může zasáhnout, i když se pouze přiblížíme ke zdroji vysokého napětí.
Následky Účinky horkého plazmatu jsou pak tristní a pokud vůbec přežijeme,
Následky řeší lékaři naše zdravotní problémy obvykle amputacemi.
Jiskrový výboj Dochází k němu tehdy, když intenzita elektrického pole mezi elektrodami přesáhne jistou kritickou mez (3 MV/m) a když zdroj není schopen trvale dodávat elektrický proud (např. kondenzátor). Přeskok jiskry je doprovázen zvukovými efekty.
Jiskrový výboj Mohutným elektrickým výbojem je i blesk. U až 10 9 V I = 10 5 A t = 0,001 s T = 30000 K E = 100 kwh
Rozložení elektrického náboje na zemi a v mracích
Využití: Jiskrový výboj zapalovací svíčky zážehových spalovacích motorů
Franklinovy experimenty: Velký politik a neznámý mladík si právě zahrávají se životem Z historie Experimenty s bleskem (Franklin, Dalibard, De Lors) byly extrémně nebezpečné
Z historie Petrohradský profesor Richman (06.08. 1783) zaplatil životem svoji snahu nabít si bleskem kondenzátor(!). Zpráva patologa: Má pouze malý otvor v čele, spálenou levou botu a modrou skvrnu na noze. Mozek je v pořádku stejně jako přední část plic, ale vzadu je hnědá a černá krev. Smrt způsobil elektrický výboj, který prošel Richmannovým tělem. Vědecká komunita byla šokována.
Prokop Diviš Divišův meteorologický stroj postavený v Příměticích u Znojma, který měl vysávat elektřinu z mraků.
Koróna Jedná se o výboj, který vzniká v nehomogenním elektrickém poli okolo drátů, hran a hrotů s vysokým potenciálem.
Doutnavý výboj Realizujeme jej ve výbojových trubicích se dvěma elektrodami, v nichž je tlak snížen na cca 100 Pa. Doutnavý výboj je charakteristický malými proudy (10-3 A) a relativně chladnými elektrodami.
Využití: Doutnavý výboj Doutnavky jsou krátké výbojky plněné neonem pro napětí 80 150 V. Sloužily jako kontrolky. UV zářivka, černá zářivka Doutnavý výboj v parách rtuti (0,6 Pa) je zdrojem především ultrafialového záření: Pokud však pokryjeme stěny trubice zářivky luminoforem (soli stroncia, barya a vápníku), stává se zářivka i zdrojem viditelného světla.
Dotnavka a zářivky
Zářivka Zářivky potřebují tzv. startér obsahující bimetal a cívku, který po nažhavení elektrod zapálí výboj vysokonapěťovým pulsem.
Úsporné zářivky Tzv. kompaktní zářivky ( úsporné žárovky ) mají plně elektronický startér umístěný v patici shodné s paticí žárovky.
Polární záře Impozantním doutnavým výbojem je tzv. polární záře vznikající ve výškách nejčastěji 100 km interakcí nabitých částic ze Slunce (slunečního větru) s atmosférou.
Polární záře
Elektrický proud ve vakuu I vakuem může protékat elektrický proud, pokud do něho nějakým způsobem vstříkneme elektrony. Ve speciální tzv. katodové trubici je zdrojem elektronů katoda žhavená elektrickým proudem. Ty z ní pak vyletují do vakua (tzv. termoemise). anoda katoda
Katodové záření Jestliže připojíme trubici ke zdroji vysokého napětí, vytvoří se mezi jejími elektrodami silné elektrické pole, které uvádí elektrony do pohybu směrem k anodě. Tento proud elektronů mezi elektrodami pak nazýváme katodovým zářením.
Katodové záření katodové záření - - - - - - anoda katoda vakuum plyn by bránil elektronům v pohybu VN - - + -
Katodové záření Katodové záření má účinky: světelné (určité látky při dopadu elektronů světélkují) tepelné (elektrony zahřívají látku, na níž dopadají) mechanické (elektrony jako pohybující se hmotné částice roztočí mlýnek ) chemické (elektrony mohou např. exponovat fotografický materiál) dopadne li katodové záření na anodu z těžkého kovu, vyvolá rentgenové záření.
světélkování kalcitu
Teplné účinky
Pohybové účinky
Vznik RTG záření
Vliv mag. pole Pohyb elektronů ve vakuu lze ovlivnit magnetickým nebo elektrickým polem Využití: CRT televize při sváření elektronovým paprskem v elektronovém mikroskopu aj.