Atlikime tokį eksperimentą.
paveikslėlį
Prijunkite elektrometrą prie plokščiojo kondensatoriaus diskų. Po to įkrauname kondensatorių. Esant normaliai temperatūrai ir sausam orui, kondensatorius išsikraus labai lėtai. Iš to galime daryti išvadą, kad srovė ore tarp diskų yra labai maža.
Todėl į normaliomis sąlygomis dujos yra dielektrikas. Jei dabar šildysime orą tarp kondensatoriaus plokščių, elektrometro adata greitai priartės prie nulio, todėl kondensatorius išsikraus. Tai reiškia, kad šildomose dujose susidaro elektros srovė ir tokios dujos veiks kaip laidininkas.
Elektros srovė dujose
Dujų išlydis yra srovės praleidimo per dujas procesas. Iš patirties aišku, kad didėjant temperatūrai oro laidumas didėja. Be šildymo, dujų laidumą galima padidinti ir kitais būdais, pavyzdžiui, veikiant spinduliuotei.
Įprastomis sąlygomis dujos daugiausia susideda iš neutralių atomų ir molekulių, todėl yra dielektrikai. Kai dujas veikiame spinduliuote arba jas kaitiname, kai kurie atomai pradeda skaidytis į teigiamus jonus, o elektronai pradeda jonizuotis. Dujų jonizacija įvyksta dėl to, kad kaitinant molekulių ir atomų greitis labai stipriai padidėja, o susidūrę vienas su kitu suyra į jonus.
Dujų laidumas
Laidumą dujose daugiausia vykdo elektronai. Dujos sujungia du laidumo tipus: elektroninį ir joninį. Skirtingai nuo elektrolitų tirpalų, dujose jonų susidarymas vyksta arba kaitinant, arba veikiant išoriniams jonizatoriams – spinduliuotei, o elektrolitų tirpaluose jonų susidarymą sukelia susilpnėję tarpmolekuliniai ryšiai.
Jei tam tikru momentu jonizatorius nustoja veikti dujoms, srovė taip pat nutrūks. Tokiu atveju teigiamai įkrauti jonai ir elektronai gali vėl susijungti – rekombinuotis. Jei nėra išorinio lauko, tada įkrautos dalelės išnyks tik dėl rekombinacijos.
Jei jonizatoriaus veikimas nenutrūksta, susidaro dinaminė pusiausvyra. Dinaminės pusiausvyros būsenoje naujai susidariusių dalelių porų (jonų ir elektronų) skaičius bus lygus išnykstančių porų skaičiui – dėl rekombinacijos.
1. Jonizacija, jos esmė ir rūšys.
Pirmoji elektros srovės egzistavimo sąlyga yra laisvųjų krūvininkų buvimas. Dujose jie atsiranda dėl jonizacijos. Jonizacijos faktorių įtakoje elektronas atsiskiria nuo neutralios dalelės. Atomas tampa teigiamu jonu. Taigi susidaro 2 krūvininkų tipai: teigiamas jonas ir laisvasis elektronas. Jeigu prie neutralaus atomo prisijungia elektronas, tai atsiranda neigiamas jonas, t.y. trečiojo tipo krūvininkų. Jonizuotos dujos vadinamos trečios rūšies laidininku. Čia galimi 2 laidumo tipai: elektroninis ir joninis. Kartu su jonizacijos procesais vyksta atvirkštinis procesas – rekombinacija. Norint atskirti elektroną nuo atomo, reikia išeikvoti energiją. Jei energija tiekiama iš išorės, jonizaciją skatinantys veiksniai vadinami išoriniais (aukšta temperatūra, jonizuojanti radiacija, UV spinduliuotė, stiprus magnetiniai laukai). Priklausomai nuo jonizacijos faktorių, ji vadinama termine jonizacija arba fotojonizacija. Jonizaciją gali sukelti ir mechaninis smūgis. Jonizacijos veiksniai skirstomi į natūralius ir dirbtinius. Natūralumą sukelia Saulės spinduliuotė ir radioaktyvusis Žemės fonas. Be išorinės jonizacijos, yra ir vidinė jonizacija. Jis skirstomas į šoką ir žingsnį.
Smūgio jonizacija.
Esant pakankamai aukštai įtampai, lauko iki didelio greičio pagreitinti elektronai patys tampa jonizacijos šaltiniu. Kai toks elektronas atsitrenkia į neutralų atomą, elektronas išmušamas iš atomo. Tai atsitinka, kai jonizaciją sukeliančio elektrono energija viršija atomo jonizacijos energiją. Įtampa tarp elektrodų turi būti pakankama, kad elektronas įgytų reikiamą energiją. Ši įtampa vadinama jonizacijos įtampa. Kiekvienam tai turi savo reikšmę.
Jei judančio elektrono energija yra mažesnė nei būtina, tada smūgio metu įvyksta tik neutralaus atomo sužadinimas. Jei judantis elektronas susiduria su iš anksto sužadintu atomu, vyksta laipsniška jonizacija.
2. Nesavarankiškas dujų išlydis ir jo srovės-įtampos charakteristikos.
Jonizacija lemia pirmosios srovės egzistavimo sąlygos įvykdymą, t.y. iki nemokamų mokesčių atsiradimo. Kad atsirastų srovė, būtina išorinė jėga, kuri privers krūvius judėti kryptingai, t.y. reikalingas elektrinis laukas. Elektra dujose lydi daugybė reiškinių: šviesos, garso, ozono susidarymo, azoto oksidų. Reiškinių, lydinčių srovę per dujų-dujų išlydį, visuma. Pats srovės srauto procesas dažnai vadinamas dujų išleidimu.
Iškrova vadinama nesavarankiška, jei ji egzistuoja tik veikiant išoriniam jonizatoriui. Tokiu atveju, pasibaigus išoriniam jonizatoriui, nauji krūvininkai nesusidaro, o srovė sustoja. Savaiminio išsikrovimo metu srovės turi didumą smulkmena, ir nėra dujų švytėjimo.
Nepriklausomas dujų išleidimas, jo tipai ir charakteristikos.
Nepriklausomas dujų išlydis – tai išlydis, galintis egzistuoti pasibaigus išorinio jonizatoriaus veikimui, t.y. dėl smūginės jonizacijos. Tokiu atveju stebimi šviesos ir garso reiškiniai, o srovės stiprumas gali žymiai padidėti.
Savaiminio išsikrovimo tipai:
1. tylus iškrovimas - seka iš karto po savęs neišlaikančio, srovės stipris neviršija 1 mA, nėra garso ar šviesos reiškinių. Naudojamas fizioterapijoje, Geigerio-Muller skaitikliuose.
2. švytėjimo iškrova. Didėjant įtampai, tyla virsta rūkymu. Jis atsiranda esant tam tikrai įtampai - uždegimo įtampai. Tai priklauso nuo dujų rūšies. Neonas turi 60-80 V. Tai priklauso ir nuo dujų slėgio. Švytėjimo iškrovą lydi švytėjimas, jis yra susijęs su rekombinacija, kuri atsiranda išleidžiant energiją. Spalva taip pat priklauso nuo dujų rūšies. Jis naudojamas indikatorinėse lempose (neoninėse, UV baktericidinėse, apšvietimo, fluorescencinėse).
3. lankinis išlydis. Srovės stipris 10 - 100 A. Lydimas intensyvaus švytėjimo, temperatūra dujų išleidimo tarpelyje siekia kelis tūkstančius laipsnių. Jonizacija pasiekia beveik 100%. 100% jonizuotos dujos – šaltų dujų plazma. Jis turi gerą laidumą. Naudojamas aukšto ir itin aukšto slėgio gyvsidabrio lempose.
4. Kibirkštinis išlydis yra lankinio išlydžio tipas. Tai impulsų virpesių iškrova. Medicinoje naudojamas aukšto dažnio virpesių poveikis Esant dideliam srovės tankiui, stebimi intensyvūs garso reiškiniai.
5. vainikinės iškrovos. Tai yra švytėjimo iškrovos tipas. Jis pastebimas tose vietose, kur smarkiai pasikeičia elektrinio lauko stiprumas. Čia atsiranda krūvių lavina ir dujų švytėjimas – vainikas.
ELEKTROS SROVĖ DUJOSE
Nepriklausomas ir nepriklausomas dujų laidumas. Natūralioje būsenoje dujos nepraleidžia elektros srovės, t.y. yra dielektrikai. Tai galima lengvai patikrinti naudojant paprastą srovę, jei grandinę nutraukia oro tarpas.
Dujų izoliacinės savybės paaiškinamos tuo, kad natūralios būsenos dujų atomai ir molekulės yra neutralios, neįkrautos dalelės. Iš čia aišku, kad norint, kad dujos būtų laidžios, vienaip ar kitaip į jas reikia įvesti arba sukurti laisvųjų krūvininkų – įkrautų dalelių. Šiuo atveju galimi du atvejai: arba šios įkrautos dalelės susidaro veikiant kokiam nors išoriniam veiksniui arba patenka į dujas iš išorės – nepriklausomas laidumas, arba jos susidaro dujose veikiant elektriniam laukui. pati esanti tarp elektrodų – nepriklausomas laidumas.
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje galvanometras grandinėje rodo, kad nepaisant įjungtos įtampos nėra srovės. Tai rodo, kad normaliomis sąlygomis nėra dujų laidumo.
Dabar pašildykime dujas intervale nuo 1 iki 2 iki labai aukštos temperatūros, įnešdami į jį uždegtą degiklį. Galvanometras parodys srovės atsiradimą, todėl esant aukštai temperatūrai neutralių dujų molekulių dalis suskaidoma į teigiamus ir neigiamus jonus. Šis reiškinys vadinamas jonizacija dujų 
Jei nukreipsite oro srovę iš mažo pūstuvo į dujų tarpą, o srauto kelyje, už tarpo, pastatysite jonizuojančią liepsną, galvanometras parodys tam tikrą srovę. 
Tai reiškia, kad jonai neišnyksta akimirksniu, o juda kartu su dujomis. Tačiau didėjant atstumui tarp liepsnos ir tarpo 1-2, srovė palaipsniui silpnėja ir išnyksta. Tokiu atveju priešingai įkrauti jonai linkę artėti vienas prie kito veikiami elektrinės traukos jėgos ir susitikę vėl susijungia į neutralią molekulę. Šis procesas vadinamas rekombinacija jonų.
Dujų kaitinimas iki aukštos temperatūros nėra vienintelis būdas jonizuoti dujų molekules ar atomus. Neutralūs atomai ar dujų molekulės taip pat gali būti jonizuojamos veikiant kitiems veiksniams.
Jonų laidumas turi keletą savybių. Taigi dažnai teigiami ir neigiami jonai yra ne pavienės jonizuotos molekulės, o molekulių grupės, prijungtos prie neigiamo ar teigiamo elektrono. Dėl šios priežasties, nors kiekvieno jono krūvis lygus vienam ar dviem, rečiau daugiau, elementariųjų krūvių, jų masės gali gerokai skirtis nuo atskirų atomų ir molekulių masių. Tokiu būdu dujų jonai labai skiriasi nuo elektrolitų jonų, kurie visada atstovauja tam tikras atomų grupes. Dėl šio skirtumo Faradėjaus dėsniai, tokie būdingi elektrolitų laidumui, netaikomi joniniam dujų laidumui.
Antras, taip pat labai svarbus skirtumas tarp dujų joninio laidumo ir elektrolitų joninio laidumo yra tas, kad dujoms Omo dėsnis nesilaikomas: srovės įtampos charakteristika turi daugiau sudėtingas pobūdis. Laidininkų (įskaitant elektrolitus) srovės įtampos charakteristika yra pasvirusi tiesi linija (dujoms I ir U proporcingumas yra įvairios).
Visų pirma, esant nesavaiminiam laidumui, esant mažoms U reikšmėms, grafikas atrodo kaip tiesi linija, t.y. Omo dėsnis apytiksliai lieka galioti; Didėjant U, kreivė su tam tikru įtempimu pasilenkia ir virsta horizontalia tiesia linija. 
Tai reiškia, kad, pradedant nuo tam tikros įtampos, srovė išlieka pastovi, nepaisant įtampos padidėjimo. Ši pastovi, nuo įtampos nepriklausoma srovės vertė vadinama soties srovė.
Nesunku suprasti gautų rezultatų prasmę. Iš pradžių, didėjant įtampai, didėja jonų, praeinančių per išlydžio skerspjūvį, skaičius, t.y. Srovė I didėja, nes stipresniame lauke jonai juda didesniu greičiu. Tačiau, kad ir kaip greitai judėtų jonai, jų, praeinančių per šią sekciją per laiko vienetą, skaičius negali būti didesnis nei bendras jonų skaičius, kurį išlydyje sukuria išoriniai jonizuojantys veiksniai per laiko vienetą.
Tačiau eksperimentai rodo, kad jei, pasiekus soties srovę dujose, įtampa ir toliau smarkiai didėja, tada staiga sutrinka srovės-įtampos charakteristikos eiga. Esant pakankamai aukštai įtampai, srovė smarkiai padidėja. 
Dabartinis šuolis rodo, kad jonų skaičius iš karto smarkiai išaugo. To priežastis – pats elektrinis laukas: jis kai kuriems jonams suteikia tokius didelius greičius, t.y. tiek energijos, kad tokiems jonams susidūrus su neutraliomis molekulėmis pastarosios suskaidomos į jonus. Iš viso jonus dabar lemia ne jonizuojantis faktorius, o paties lauko veikimas, kuris pats gali palaikyti būtiną jonizaciją: laidumas nuo nepriklausomo tampa nepriklausomas. Aprašytas staigaus nepriklausomo laidumo atsiradimo reiškinys, turintis dujų tarpo suirimo pobūdį, nėra vienintelė, nors ir labai svarbi nepriklausomo laidumo atsiradimo forma.
Kibirkštinis iškrovimas. Esant pakankamai dideliam lauko stipriui (apie 3 MV/m), tarp elektrodų atsiranda elektros kibirkštis, kuri atrodo kaip ryškiai šviečiantis apvijos kanalas, jungiantis abu elektrodus. Dujos šalia kibirkšties įkaista iki aukštos temperatūros ir staiga išsiplečia, sukeldamos garso bangos, ir išgirstame būdingą traškėjimą.
Apibūdinta dujų išleidimo forma vadinama kibirkštinio išlydžio arba dujų kibirkšties gedimas. Kai atsiranda kibirkštinis išlydis, dujos staiga praranda savo dielektrines savybes ir tampa geru laidininku. Lauko stiprumas, kuriam esant įvyksta dujų kibirkšties skilimas, skirtingoms dujoms turi skirtingą reikšmę ir priklauso nuo jų būsenos (slėgio, temperatūros). Kuo didesnis atstumas tarp elektrodų, tuo didesnė įtampa tarp jų yra būtina, kad įvyktų dujų skilimas. Ši įtampa vadinama gedimo įtampa.
Žinant, kaip gedimo įtampa priklauso nuo atstumo tarp bet kokios konkrečios formos elektrodų, galima išmatuoti nežinomą įtampą per didžiausią kibirkšties ilgį. Tuo pagrįstas kibirkštinio voltmetro, skirto grubiai aukštai įtampai, įtaisas. 
Jį sudaro du metaliniai rutuliai, sumontuoti ant 1 ir 2 stovų, 2-asis stovas su kamuoliuku gali pasislinkti arčiau arba toliau nuo pirmojo naudojant varžtą. Kamuoliukai prijungiami prie srovės šaltinio, kurio įtampą reikia išmatuoti, ir sujungiami, kol atsiranda kibirkštis. Išmatuodami atstumą naudodami ant stovo esančią skalę, galite apytiksliai įvertinti įtampą per visą kibirkšties ilgį (pavyzdys: kai rutulio skersmuo 5 cm ir atstumas 0,5 cm, gedimo įtampa yra 17,5 kV, o su 5 cm atstumu – 100 kV).
Gedimo įvykis paaiškinamas taip: dujose visada yra tam tikras skaičius jonų ir elektronų, atsirandančių dėl atsitiktinių priežasčių. Tačiau jų skaičius yra toks mažas, kad dujos praktiškai nepraleidžia elektros. Esant pakankamai dideliam lauko stipriui, jonų sukauptos kinetinės energijos intervale tarp dviejų susidūrimų gali pakakti neutraliai molekulei susidūrus jonizuoti. Dėl to susidaro naujas neigiamas elektronas ir teigiamai įkrauta liekana – jonas. 
Laisvasis elektronas 1, susidūręs su neutralia molekule, suskaido jį į elektroną 2 ir laisvąjį teigiamą joną. 1 ir 2 elektronai, toliau susidūrę su neutraliomis molekulėmis, vėl suskaido juos į 3 ir 4 elektronus ir laisvuosius teigiamus jonus ir kt.
Šis jonizacijos procesas vadinamas smūginė jonizacija ir darbas, kurį reikia atlikti norint pašalinti elektroną iš atomo - jonizacijos darbas. Jonizacijos darbas priklauso nuo atomo sandaros, todėl skirtingoms dujoms yra skirtingas.
Elektronai ir jonai, susidarę veikiami smūginės jonizacijos, padidina dujų krūvių skaičių, o savo ruožtu jie juda veikiami elektrinio lauko ir gali sukelti naujų atomų smūginę jonizaciją. Taigi procesas sustiprėja, o jonizacija dujose greitai pasiekia labai didelę reikšmę. Reiškinys panašus į sniego laviną, todėl šis procesas ir buvo pavadintas jonų lavina.
Jonų lavinos susidarymas yra kibirkšties skilimo procesas, o minimali įtampa, kuriai esant įvyksta jonų lavina, yra gedimo įtampa.
Taigi kibirkšties skilimo metu dujų jonizacijos priežastis yra atomų ir molekulių sunaikinimas susidūrimo su jonais metu (smūgio jonizacija).
Žaibas. Gražus ir pavojingas gamtos reiškinys – žaibas – tai kibirkštinis išlydis atmosferoje.
Jau XVIII amžiaus viduryje buvo atkreiptas dėmesys į išorinį žaibo panašumą į elektros kibirkštį. Buvo manoma, kad perkūnijos debesys neša didelius elektros krūvius ir kad žaibas yra milžiniška kibirkštis, niekuo nesiskirianti nuo kibirkšties tarp elektros mašinos kamuoliukų, išskyrus dydį. Tai nurodė, pavyzdžiui, rusų fizikas ir chemikas Michailas Vasiljevičius Lomonosovas (1711-65) kartu su kitais. mokslo klausimais susidoroti su atmosferos elektra.
Tai įrodė 1752–53 metų patirtis. Lomonosovas ir amerikiečių mokslininkas Benjaminas Franklinas (1706-90), kurie dirbo vienu metu ir nepriklausomai vienas nuo kito.
Lomonosovas pastatė „griaustinio mašiną“ - jo laboratorijoje esantį kondensatorių, įkraunamą atmosferos elektra per laidą, kurio galas buvo išneštas iš kambario ir pakeltas ant aukšto stulpo. Perkūnijos metu kibirkštis iš kondensatoriaus galima ištraukti rankomis.
Franklinas per perkūniją skraidino aitvarą ant stygos, kuri buvo aprūpinta geležiniu antgaliu; prie virvelės galo buvo pririštas durų raktas. Kai styga sušlapo ir tapo elektros srovės laidininku, Franklinas sugebėjo iš rakto ištraukti elektros kibirkštis, įkrauti Leyden stiklainius ir atlikti kitus eksperimentus, atliktus su elektrine mašina (Pažymėtina, kad tokie eksperimentai yra itin pavojingi, nes žaibas gali trenkti į aitvarus, o tuo pačiu metu į Žemę prasiskverbs dideli krūviai. Taip žuvo kartu su Lomonosovu dirbęs G.V 1753 metais Sankt Peterburge).
Taigi buvo parodyta, kad perkūnijos debesys iš tiesų yra labai įkrauti elektros energija.
Skirtingos griaustinio debesies dalys turi skirtingų ženklų krūvius. Dažniausiai neigiamai įkraunama apatinė debesies dalis (atsispindi Žemės link), o viršutinė – teigiamai. Todėl jei du debesys artėja vienas prie kito su priešingai įkrautomis dalimis, tada tarp jų blykčioja žaibas. Tačiau žaibo išlydis gali atsirasti ir kitais būdais. Praeidamas virš Žemės griaustinio debesis sukuria didelius indukuotus krūvius savo paviršiuje, todėl debesis ir Žemės paviršius sudaro dvi didelio kondensatoriaus plokštes. Potencialų skirtumas tarp debesies ir Žemės pasiekia milžiniškas vertes, matuojamas šimtais milijonų voltų, o ore atsiranda stiprus elektrinis laukas. Jeigu šio lauko stiprumas pasidaro pakankamai didelis, tuomet gali įvykti gedimas, t.y. į Žemę trenkęs žaibas. Tuo pačiu metu žaibas kartais trenkia į žmones ir sukelia gaisrus.
Remiantis daugybe atliktų žaibo tyrimų, kibirkštinis krūvis apibūdinamas šiais apytiksliais skaičiais: įtampa (U) tarp debesies ir Žemės 0,1 GV (gigavoltas);
srovės stipris (I) žaibuojant 0,1 MA (megamperas);
žaibo trukmė (t) 1 μs (mikrosekundė);
Šviečiančio kanalo skersmuo 10-20 cm.
Griaustinis, atsirandantis po žaibo, yra tos pačios kilmės kaip ir traškesio garsas, kai šokinėja laboratorinė kibirkštis. Būtent oras žaibo kanalo viduje labai įkaista ir plečiasi, todėl kyla garso bangos. Šios bangos, atsispindinčios nuo debesų, kalnų ir pan., dažnai sukuria ilgą aidą – griaustinius.
Korona iškrova. Jonų lavina ne visada sukelia kibirkštį, bet gali sukelti ir kitokio tipo iškrovą – vainikinę iškrovą.
Ant dviejų aukštų izoliacinių atramų ištempkime kelių dešimtųjų milimetro skersmens metalinę vielą ab ir prijunkite prie kelių tūkstančių voltų įtampą generuojančio generatoriaus neigiamo poliaus. Antrąjį generatoriaus polių nunešime į Žemę. Rezultatas yra savotiškas kondensatorius, kurio plokštės yra laidas ir kambario sienos, kurios, žinoma, bendrauja su Žeme. 
Šio kondensatoriaus laukas yra labai nehomogeniškas, o jo intensyvumas prie plonos vielos yra labai didelis. Palaipsniui didinant įtampą ir stebint laidą tamsoje, galima pastebėti, kad prie tam tikros įtampos prie laido atsiranda silpnas švytėjimas (korona), dengiantis laidą iš visų pusių; jį lydi šnypštimas ir lengvas traškėjimas. Jei tarp laido ir šaltinio yra prijungtas jautrus galvanometras, tada, atsiradus švytėjimui, galvanometras rodo pastebimą srovę, tekančią iš generatoriaus per laidus į laidą ir iš jo per kambario orą į sienas; tarp laido ir sienų jį perduoda jonai, susidarę patalpoje dėl smūginės jonizacijos. Taigi oro švytėjimas ir srovės atsiradimas rodo stiprią oro jonizaciją veikiant elektriniam laukui. Koroninis išlydis gali atsirasti ne tik prie laido, bet ir jo gale ir apskritai prie bet kokių elektrodų, šalia kurių susidaro labai stiprus nehomogeninis laukas.
Koroninės iškrovos taikymas. Elektrinis dujų valymas (elektriniai nusodintuvai). Dūmų pripildytas indas staiga tampa visiškai skaidrus, jei į jį įvedami aštrūs metaliniai elektrodai, sujungti su elektros mašina, o visos kietos ir skystos dalelės nusėda ant elektrodų. Eksperimento paaiškinimas yra toks: kai tik korona užsidega laidoje, oras vamzdžio viduje tampa labai jonizuotas. Dujų jonai prilimpa prie dulkių dalelių ir jas įkrauna. Kadangi vamzdžio viduje yra stiprus elektrinis laukas, įkrautos dulkių dalelės, veikiamos lauko, juda į elektrodus, kur nusėda.
Skaitikliai elementariosios dalelės
. Geigerio-Müllerio dalelių skaitiklį sudaro mažas metalinis cilindras su folija uždengtu langeliu ir plona metaline viela, ištempta išilgai cilindro ašies ir izoliuota nuo jos. Skaitiklis yra prijungtas prie grandinės, kurioje yra srovės šaltinis, kurio įtampa yra keli tūkstančiai voltų. Įtampa parenkama tokia, kokia būtina, kad skaitiklio viduje atsirastų vainiko iškrova. 
Kai į skaitiklį patenka greitai judantis elektronas, pastarasis jonizuoja skaitiklio viduje esančias dujų molekules, todėl įtampa, reikalinga koronai uždegti, šiek tiek sumažėja. Skaitiklyje atsiranda iškrova, o grandinėje atsiranda silpna trumpalaikė srovė. Norint jį aptikti, į grandinę įvedama labai didelė varža (keli megaohai) ir lygiagrečiai su ja prijungiamas jautrus elektrometras. Kiekvieną kartą, kai greitas elektronas atsitrenks į skaitiklį, elektrometro lapas nusilenks.
Tokie skaitikliai leidžia registruoti ne tik greitus elektronus, bet ir apskritai bet kokias įkrautas, greitai judančias daleles, galinčias sukelti jonizaciją susidūrimų metu. Šiuolaikiniai skaitikliai lengvai aptinka net vienos dalelės patekimą į juos ir todėl leidžia visiškai patikimai ir labai aiškiai patikrinti, ar elementariosios įkrautos dalelės tikrai egzistuoja gamtoje.
Žaibolaidis. Skaičiuojama, kad viso Žemės rutulio atmosferoje vienu metu įvyksta apie 1800 perkūnijų, per sekundę vidutiniškai įvyksta apie 100 žaibų. Ir nors tikimybė, kad bet kurį asmenį nutrenks žaibas, yra nereikšminga, žaibas vis tiek padaro daug žalos. Pakanka pažymėti, kad šiuo metu apie pusę visų avarijų didelėse elektros linijose sukelia žaibas. Todėl apsauga nuo žaibo yra svarbi užduotis.
Lomonosovas ir Franklinas ne tik paaiškino elektrinę žaibo prigimtį, bet ir nurodė, kaip galima pastatyti žaibolaidį, apsaugantį nuo žaibo smūgių. Žaibolaidis – tai ilga viela, kurios viršutinis galas yra pagaląstas ir sutvirtintas virš aukščiausio saugomo pastato taško. Apatinis laido galas yra sujungtas su metaliniu lakštu, o lakštas yra palaidotas Žemėje dirvožemio vandens lygyje. Perkūnijos metu Žemėje atsiranda dideli indukuoti krūviai, o Žemės paviršiuje – didelis elektrinis laukas. Prie aštrių laidininkų jo įtempimas yra labai didelis, todėl žaibolaidžio gale užsidega vainiko iškrova. Dėl to ant pastato negali kauptis indukuoti krūviai ir nevyksta žaibas. Tais atvejais, kai žaibas įvyksta (o tokie atvejai labai reti), jis trenkia į žaibolaidį ir krūviai patenka į Žemę nepadarydami žalos pastatui.
Kai kuriais atvejais vainiko išlydis iš žaibolaidžio yra toks stiprus, kad jo gale atsiranda aiškiai matomas švytėjimas. Šis švytėjimas kartais atsiranda šalia kitų smailių objektų, pavyzdžiui, laivų stiebų galuose, aštriose medžių viršūnėse ir pan. Šis reiškinys buvo pastebėtas prieš kelis šimtmečius ir sukėlė prietaringą siaubą tarp jūreivių, kurie nesuprato tikrosios jo esmės.
Elektros lankas. 1802 metais rusų fizikas V.V. Petrovas (1761-1834) nustatė, kad jei pritvirtinsite dvi dalis prie didelės elektros akumuliatoriaus polių anglis ir, sujungę anglis, jas šiek tiek atitraukite, tarp anglies galų susidarys ryški liepsna, o patys anglių galai taps baltai įkaitę, skleisdami akinančią šviesą.
Paprasčiausias prietaisas elektros lankui gaminti susideda iš dviejų elektrodų, kuriems geriau imti ne anglį, o specialiai pagamintus strypus, gautus presuojant grafito, suodžių ir rišiklių mišinį. Srovės šaltinis gali būti apšvietimo tinklas, kuriame saugumo sumetimais įmontuotas reostatas.
Suslėgtose dujose (20 atm) priverčiant degti lanką pastovia srove, buvo galima pakelti teigiamo elektrodo galo temperatūrą iki 5900°C, t.y. iki saulės paviršiaus temperatūros. Dujų ir garų kolonėlė, kuri pasižymi geru elektros laidumu ir per kurią teka elektros krūvis, turi dar aukštesnę temperatūrą. Energingas šių dujų ir garų bombardavimas elektronais ir jonais, varomas lanko elektrinio lauko, pakelia dujų temperatūrą kolonėlėje iki 6000-7000°C. Tokia stipri dujų jonizacija įmanoma tik dėl to, kad lankinis katodas išskiria daug elektronų, kurie savo smūgiais jonizuoja dujas iškrovos erdvėje. Stiprią elektronų emisiją iš katodo užtikrina tai, kad pats lankinis katodas įkaista iki labai aukštos temperatūros (nuo 2200 iki 3500°C). Kai anglys susiliečia, kad užsidegtų lankas, beveik visa per anglis einančios srovės džaulių šiluma išsiskiria sąlyčio taške, kuris turi labai didelį pasipriešinimą. Todėl anglių galai labai įkaista, ir to pakanka, kad tarp jų atsiskirtų lankas. Vėliau lanko katodas palaikomas įkaitusioje būsenoje dėl pačios srovės, einančios per lanką. Pagrindinį vaidmenį čia atlieka katodo bombardavimas teigiamais jonais, patenkančiais ant jo.
Lanko srovės-įtampos charakteristika yra visiškai unikali. Lankinio išlydžio metu, didėjant srovei, įtampa lanko gnybtuose mažėja, t.y. lankas turi krintančios srovės įtampos charakteristiką.
Lankinio išlydžio taikymas. Apšvietimas. Dėl aukštos temperatūros lanko elektrodai skleidžia akinančią šviesą (lanko stulpelio švytėjimas silpnesnis, nes dujų spinduliuotė maža), todėl elektros lankas yra vienas geriausių šviesos šaltinių. Jis sunaudoja tik apie 3 vatus vienai kandelei ir yra žymiai ekonomiškesnis nei geriausios kaitrinės lempos. Pirmą kartą elektros lanką apšvietimui 1875 metais panaudojo rusų inžinierius-išradėjas P.N. Yablochkin (1847–1894) ir gavo pavadinimą „Rusijos šviesa“ arba „Šiaurės šviesa“. Suvirinimas. Metalinėms dalims suvirinti naudojamas elektros lankas. Suvirinamos dalys tarnauja kaip teigiamas elektrodas; palietus juos anglimi, prijungta prie neigiamo srovės šaltinio poliaus, tarp kūnų ir anglies susidaro lankas, lydantis metalą. Gyvsidabrio lankas. Didelį susidomėjimą kelia gyvsidabrio lankas, degantis kvarciniame vamzdyje, vadinamoji kvarcinė lempa. Šioje lempoje lankinis išlydis vyksta ne ore, o gyvsidabrio garų atmosferoje, kuriai į lempą įleidžiamas nedidelis gyvsidabrio kiekis, o oras išpumpuojamas. Gyvsidabrio lanko šviesoje itin gausu ultravioletinių spindulių, kurie turi stiprių cheminių ir fiziologinis poveikis. Kad būtų galima panaudoti šią spinduliuotę, lempa gaminama ne iš stiklo, kuris stipriai sugeria UV spindulius, o iš lydyto kvarco. Gyvsidabrio lempos plačiai naudojamos gydant įvairias ligas, taip pat moksliniai tyrimai kaip stiprus ultravioletinės spinduliuotės šaltinis.
Kaip informacijos šaltinis buvo naudojamas Pradinės fizikos vadovėlis.
redagavo akademikas G.S. Landsbergis (t. 2). Maskva, leidykla „Nauka“, 1985 m.
Užbaigė MARKIDONOV TIMUR, Irkutskas.
Elektros srovė yra srautas, kurį sukelia tvarkingas elektriškai įkrautų dalelių judėjimas. Krūvių judėjimas laikomas elektros srovės kryptimi. Elektros srovė gali būti trumpalaikė arba ilgalaikė.
Elektros srovės koncepcija
Žaibo išlydžio metu gali atsirasti elektros srovė, kuri vadinama trumpalaike. O norint išlaikyti srovę ilgą laiką, būtinas elektrinio lauko ir laisvų elektros krūvininkų buvimas.
Elektrinį lauką sukuria skirtingai įkrauti kūnai. Srovės stiprumas yra krūvio, perduodamo per laidininko skerspjūvį per tam tikrą laiko intervalą, ir šio laiko intervalo santykis. Jis matuojamas amperais.
Ryžiai. 1. Srovės formulė
Elektros srovė dujose
Dujų molekulės normaliomis sąlygomis nepraleidžia elektros srovės. Jie yra izoliatoriai (dielektrikai). Tačiau pasikeitus sąlygoms aplinką, tada dujos gali tapti elektros laidininkais. Dėl jonizacijos (kaitinant ar veikiant radioaktyviajai spinduliuotei) dujose atsiranda elektros srovė, kuri dažnai pakeičiama terminu „elektros iškrova“.
Savaime išsilaikantys ir neišsilaikantys dujų išmetimai
Dujų išmetimai gali būti nepriklausomi arba savaime nepatvirtinti. Srovė pradeda egzistuoti, kai atsiranda nemokami mokesčiai. Nesavaiminės iškrovos egzistuoja tol, kol jas veikia išorinė jėga, tai yra išorinis jonizatorius. Tai yra, jei išorinis jonizatorius nustoja veikti, tada srovė sustoja.
Savaiminis elektros srovės išsikrovimas dujose egzistuoja net ir sustabdžius išorinį jonizatorių. Nepriklausomos iškrovos fizikoje skirstomos į tyliąsias, švytinčias, lankines, kibirkštines, vainikines.
- Tyliai – silpniausia iš nepriklausomų kategorijų. Srovės stipris jame yra labai mažas (ne daugiau kaip 1 mA). Jo nelydi garso ar šviesos reiškiniai.
- Rukstanti – jei padidinsite įtampą ramioje iškrovoje, ji pereina į kitą lygį – švytėjimo išlydį. Tokiu atveju atsiranda švytėjimas, kurį lydi rekombinacija. Rekombinacija – atvirkštinės jonizacijos procesas, elektrono ir teigiamo jono susitikimas. Naudojamas baktericidinėse ir apšvietimo lempose.
Ryžiai. 2. Švytėjimo iškrova
- Arc – srovės stipris svyruoja nuo 10 A iki 100 A. Jonizacija beveik 100 proc. Tokio tipo iškrova atsiranda, pavyzdžiui, dirbant suvirinimo aparatu.
Ryžiai. 3. Lanko išlydis
- Kibirkštis – galima laikyti vienu iš lankinio išlydžio rūšių. Tokio iškrovimo metu tam tikras elektros kiekis nuteka per labai trumpą laiką.
- Koronos iškrova – molekulių jonizacija vyksta šalia elektrodų, kurių kreivio spindulys yra mažas. Šio tipo įkrovimas įvyksta staiga pasikeitus elektrinio lauko stiprumui.
Ko mes išmokome?
Patys dujų atomai ir molekulės yra neutralūs. Jie įkrauna, kai veikia išorę. Jei trumpai kalbame apie elektros srovę dujose, tai reiškia kryptingą dalelių judėjimą (teigiamų jonų į katodą ir neigiamų jonų prie anodo). Taip pat svarbu, kad jonizuojant dujas pagerėtų jų laidžios savybės.
Dujose yra nesavarankiškų ir savaiminių elektros išlydžių.
Dujomis tekančios elektros srovės reiškinys, stebimas tik esant tam tikram išoriniam poveikiui dujoms, vadinamas nesavarankiška elektros iškrova. Elektrono pašalinimo iš atomo procesas vadinamas atomo jonizacija. Minimali energija, kurią reikia sunaudoti elektronui pašalinti iš atomo, vadinama jonizacijos energija. Iš dalies arba visiškai jonizuotos dujos, kurių tankiai yra teigiami ir neigiami krūviai yra vienodi, vadinami plazma.
Elektros srovės nešėjai nesavaiminio iškrovimo metu yra teigiami jonai ir neigiami elektronai. Srovės-įtampos charakteristika parodyta fig. 54. OAV srityje - nesavarankiškas išleidimas. BC regione iškrova tampa nepriklausoma.
Savaiminio išsikrovimo metu vienas iš atomų jonizacijos būdų yra elektroninė smūginė jonizacija. Elektronų smūginė jonizacija tampa įmanoma, kai įgyja elektronas, esantis vidutiniame laisvajame kelyje A kinetinė energija W k , kurio pakanka elektrono pašalinimo iš atomo darbui atlikti. Nepriklausomų išlydžių dujose tipai – kibirkštiniai, vainikiniai, lankiniai ir švytėjimo išlydžiai.
Kibirkšties iškrova atsiranda tarp dviejų elektrodų, įkrautų skirtingais krūviais ir turinčių didelį potencialų skirtumą. Įtampa tarp skirtingai įkrautų kūnų siekia iki 40 000 V. Kibirkštinis išlydis trumpalaikis, jo mechanizmas – elektroninis smūgis. Žaibas yra kibirkštinio išlydžio rūšis.
Labai nevienalytėse elektriniai laukai susidaręs, pavyzdžiui, tarp viršūnės ir plokštumos arba tarp elektros linijos laido ir Žemės paviršiaus, dujose susidaro ypatinga nepriklausomo iškrovimo forma, vadinama korona iškrova.
Elektros lanko išlydis atrado rusų mokslininkas V.V.Petrovas 1802. Kai susiliečia du anglies elektrodai esant 40-50 V įtampai, kai kuriose vietose atsiranda mažo skerspjūvio plotai su didele elektrine varža. Šios sritys labai įkaista ir išskiria elektronus, kurie jonizuoja tarp elektrodų esančius atomus ir molekules. Elektros srovės nešėjai lanke yra teigiamai įkrauti jonai ir elektronai.
Iškrova, kuri atsiranda esant sumažintam slėgiui, vadinama švytėjimo iškrova. Mažėjant slėgiui elektrono laisvas kelias didėja, o per laiką tarp susidūrimų jis sugeba įgyti pakankamai energijos jonizacijai mažesnio intensyvumo elektriniame lauke. Iškrovą atlieka elektronų jonų lavina.
