Измерение больших сопротивлений с помощью тлеющего разряда в неоновой лампе (Лабораторная работа № 17э)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17э

ИЗМЕРЕНИЕ БОЛЬШИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В НЕОНОВОЙ ЛАМПЕ

Краткая теория

Прохождение электрического тока через газы называется газовым разрядом. Газы в нормальном состоянии являются изоляторами, носите­ли тока в них отсутствуют. Если носителя тока возникают в результа­те тех процессов, которые обусловлены приложенным к газу электричес­ким полем, проводимость называется самостоятельной. Характер газового разряда зависит от множества факторов:  химической природа газа и электродов,   температуры и давления газа,   формы, раз­меров и взаимного расположения электродов,   напряжения, плот­ности и мощности тока и т.п. Поэтому газовый разряд может принимать весьма разнообразные формы. В частности, он может сопровождаться свечением и звуковыми эффектами - шипением, шорохами и тресками. Носители тока - электроны и ионы- могут возникать при самостоятельном разряде за счёт различных процессов:

1) столкновение электронов с молекулами;

2) встречная электронная эмиссия - испускание электронов по­верхностью твёрдого тела при бомбардировке её электронами или ионами;

3) автоэлектронная эмиссия - вырывание электронов с поверх­ности электрическим полем;

4) фотоионизация - ионизация молекул под действием света.

Рассмотрим подробнее процесс столкновения электронов с молеку­лами. Молекула, как и атом, может находиться в дискретных энергетических состояниях. При возбуждении молекулы последняя переходит в различные возбужденные состояния W₁, W₂ и т.д., где молеку­ла пребывает 10^-8 с, после чего она снова переходит в основное со­стояние, излучая избыток энергии в виде кванта света-фотона. В не­которых, так называемых метастабильных состояниях молекула может на­ходиться дольше: примерно 10^-3с.

Сообщив молекуле достаточно большую энергию W_i, можно выз­вать её ионизацию. При некоторых видах самостоятельного разряда степень ионизации бывает очень большой. Газ в сильно ионизирован­ном состоянии при условии, что суммарный заряд электронов и ионов в каждом элементарном объёме равен нулю, называется плазмой. Плаз­ма, возникающая при газовом разряде, называется газоразрядной. Подвижность электронов примерно на три порядка больше, чем у ионов, вследствие чего ток в плазме создается в основном электронами.

Одним из видов самостоятельного разряда является тлеющий раз­ряд. Его можно наблюдать в стеклянной трубке с впаянными у концов плоскими металлическими электродами. При снижении давления (до ~ 40 мм рт. ст.) в трубке возникает светящийся извилистый тонкий  шнур, соеди­няющий катод с анодом. При снижении давления шнур утолщается и при­мерно при 5 мм рт. ст. заполняет все сечение трубки. Его основные части приведены на рис. 1. Вблизи катода располагается тонкий све­тящийся слой, называемый катодной светящейся плёнкой 2.