Как плазма проводит электрический ток
УПС, страница пропала с радаров.
*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением
Вам может понравиться Все решебники
New Millennium
Казырбаева, Дворецкая
New Millennium
Казырбаева, Дворецкая
Лукашик 7-9 класс
Лукашик, Иванова
Разумовская
Разумовская, Львова
Лукашик 7-9 класс
Лукашик, Иванова
Мордкович, Семенов, Александрова
©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.
Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.
Основные свойства плазмы
Одной из важнейших ее характеристик является концентрация заряженных частиц (т. е. число частиц в единице объема), которая может изменяться в очень широких пределах. Например, в ионосфере концентрация составляет около 100000 ионов и столько же электронов в 1 см 3 , а в электрической дуге она может составлять 10 17 или 10 18 электронов и ионов в 1 см 3 .
Не менее важной характеристикой плазмы является ее температура. Когда мы говорим о температуре воздуха, то мы не можем сказать, что кислород в воздухе более холодный, чем азот. Температура всех составных частей воздуха: азота, кислорода, углекислого газа, водяных паров — одинакова.
Когда мы создаем плазму с помощью электрического разряда, то энергию от источников электрического поля получают прежде всего легкие частицы -электроны. Они ускоряются, а значит и нагреваются, под действием электрических сил. Перераспределение тепла в плазме, как и в газе, происходит за счет столкновений частиц. Значит, электрон может нагреть ион, столкнувшись с ним. Но масса электрона ничтожно мала по сравнению с массой иона. Как легкий шарик пинг-понга при ударе о массивный металлический шар может передать ему лишь небольшую долю энергии, так и электрон, стукнувшись об ион, сможет передать ему очень небольшую долю энергии. Для передачи значительного количества энергии от электронов к ионам должно произойти много столкновений. Только в плазме с очень высокой концентрацией, где число столкновений электронов и ионов очень велико, температура электронов и ионов примерно одинаковая.
Что произойдет, если поместить плазму в электрическое поле? Под действием поля положительные ионы начнут двигаться вдоль силовых линий поля, а электроны пойдут им навстречу. Значит, через плазму пойдет электрический ток. Плазма представляет собой проводник электрического тока, и очень своеобразный проводник. Проводимость металлической проволоки уменьшается при нагревании проволоки, а проводимость плазмы, наоборот, растет с ростом температуры. При температуре 15000000 К водородная плазма проводит ток лучше, чем медь и серебро при комнатной температуре.
Плазма не только обладает хорошей электрической проводимостью, но является также очень хорошим проводником тепла. Если нагреть какой-то участок плазмы до очень высокой температуры, то тепло мгновенно распространится из этого участка во все стороны. Из-за хорошей теплопроводности тепло очень легко уходит из плазмы, поэтому ее трудно нагреть. В обычных условиях плазма требует для своего существования непрерывного подвода»энергии со стороны. Если не подводить энергию, то электроны и ионы быстро отдадут ее стенкам сосуда, в котором создали плазму. Температура плазмы понизится, и электроны и ионы начнут объединяться, превращаясь в нейтральные атомы.
Существуют методы выделения газов из газовой смеси. Например, можно отделить кислород от азота. Но разделить электроны и ионы плазмы нам не удалось бы. Если мысленно убрать электроны из плазмы, то излишек ионов образует сильный положительный заряд, который притянет электроны обратно. Поэтому количество электронов и ионов в плазме примерно одинаково и плазма в целом является нейтральной.
Иногда применяют термин квазинейтральность, чтобы показать, что нейтральность плазмы кажущаяся. Под действием внешних электрических или магнитных полей плазма ведет себя совсем не так, как нейтральный газ. Эти специфические свойства плазмы резко проявляются в магнитном поле.
Решу ЕГЭ и Незнайка объединились,
чтобы запустить свои курсы ЕГЭ в Тик-Ток формате. Никаких скучных вебинаров, только залипательный контент!
Готовься к ЕГЭ в Тик-Ток формате
«Незнайка» и «Решу ЕГЭ» запускают свои курсы подготовки. Короткие видео, много практики и нереальная польза!
‘; $pop_rand = mt_rand(1,3); $pop_rand_code = $; echo $pop_rand_code; //> ?—>
Вы отправили работу на проверку эксперту. Укажите номер телефона на него придет СМС
Незнайка → ОГЭ → Физика → Вариант 17 → Задание 21
Задание № 15292
Почему плазма является хорошим проводником электрического тока, если газы в обычных условиях не проводят его? Какое(-ие)утверждение(-я)справедливо(-ы)?
А. В плазме имеется большое количество свободных электрических зарядов.
Б. Плазма — это сильно ионизированный газ.
Всем нам хорошо известно, что вода в природе может наблюдаться не только в жидком, но и в твёрдом, а также газообразном состоянии. Металлы (кроме ртути) привычны для нас в твёрдом состоянии, газы, составляющие земную атмосферу: азот, кислород, углекислый газ и др. — в естественных земных условиях не бывают твёрдыми или жидкими. Но число состояний, в которых может быть вещество, не ограничивается тремя. Ещё в древности мудрецы, стремящиеся разнообразие всего мира свести к трём стихиям: земле (твёрдая), воде (жидкая), воздуху (газообразная), добавили четвёртую — огонь. 160 лет назад Фарадей говорил об особом, отличном от обычного состояния материи — «электровозбужденном», а в 1879 году английский физик Крукс на заседании научного общества озаглавил свой доклад так: «О лучистой материи, или Четвёртое состояние вещества».
Четвёртое состояние вещества было названо плазмой. Плазма — это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов совпадают. Свойства плазмы столь сильно отличаются от обычного газа, что это позволяет отнести плазму к четвёртому состоянию вещества. Газ является плохим проводником электричества и тепла, плазма же обладает хорошей электропроводностью и теплопроводностью. Если сравнивать электропроводность плазмы с электропроводностью металлов, то обнаружится резкое различие: вольтамперная характеристика металлов подчиняется закону Ома, а для плазмы с увеличением напряжения сила тока падает (см. рис.:).
Для металлов с ростом температуры сопротивление возрастает, так как колебания положительных ионов в узлах кристаллической решётки препятствуют движению электронов. Для плазмы же, наоборот, с ростом температуры количество свободных электронов увеличивается, и её сопротивление резко падает. При температуре в миллионы градусов плазма вообще не имеет сопротивления.
Где же и при каких условиях возникает это новое состояние вещества? В естественных условиях ионизация газа происходит при сильном его нагревании, при протекании тока через него или облучении его высокочастотным электромагнитным излучением. Молнии во время грозы, электрические искры, пламя свечи, верхние слои земной атмосферы — это плазменные состояния вещества. Температура даже холодных звёзд на поверхности столь высока (более 3 000°С), что вещество там может быть только в состоянии плазмы. Можно наблюдать плазму и в холодном состоянии, пропуская электрический ток через газы: разноцветные рекламные трубки и лампы дневного света являются примерами холодной плазмы.
Решать другие задания по теме: Применение информации из текста
Показать ответ
Комментарий:
Плазма — это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов совпадают. Газ является плохим проводником электричества и тепла, плазма же обладает хорошей электропроводностью. Из-за большой подвижности заряженные частицы плазмы легко перемещаются под действием электрических и магнитных полей. Поэтому любое нарушение электрической нейтральности отдельных областей плазмы, вызванное скоплением частиц одного знака заряда, быстро ликвидируется. Возникающие электрические поля перемещают заряженные частицы до тех пор, пока электрическая нейтральность не восстановится и электрическое полене станет равным нулю. В отличие от нейтрального газа, между молекулами которого существуют короткодействующие силы, между заряженными частицами плазмы действуют кулоновские силы, сравнительно медленные убывающие с расстоянием.
Ответ: 1
Физика. 10 класс
Газы при нормальных условиях не проводят электрический ток, т. е. являются диэлектриками. Это обусловлено тем, что газы состоят из нейтральных атомов (молекул). Однако при определённых условиях газы, в том числе и воздух, становятся проводниками. При каких условиях это возможно?
Природа электрического тока в газах. Проведём опыт и убедимся, что электрическая проводимость газа (воздуха) может изменяться. Два металлических диска, заряженных разноимёнными зарядами и расположенных на некотором расстоянии друг от друга, соединим с электрометром ( рис. 204 ). Стрелка электрометра при этом отклонится на некоторый угол. Электрометр не разряжается, значит, при небольшой разности потенциалов между дисками воздух не проводит электрический ток.
Повторим опыт, нагревая пламенем (спиртовки, свечи) воздушный промежуток между дисками. Электрометр разряжается, т. е. через воздух проходит электрический ток ( рис. 205 ).
Вывод очевиден: в воздушном промежутке между дисками появились свободные носители электрического заряда.
Если убрать пламя, то электрический ток исчезнет, т. е. воздух между дисками опять станет диэлектриком.
Объясним результаты рассмотренного опыта. Нагревание газа пламенем приводит к образованию свободных электронов и положительно заряженных ионов, т. е. к ионизации газа.
Для отрыва электрона от атома (молекулы) необходима энергия, минимальное значение которой называют энергией ионизации атома (молекулы). Наряду с ионизацией может происходить присоединение образовавшихся при отрыве электронов к нейтральным атомам (молекулам) газа. Это приводит к образованию отрицательно заряженных ионов.
Под действием электрического поля в газе возникает направленное движение положительно заряженных ионов к отрицательному электроду (катоду) и направленное движение электронов и отрицательно заряженных ионов к положительному электроду (аноду). В ионизированном газе возникает электрический ток, который называют газовым разрядом.
Таким образом, носители электрического заряда в ионизированных газах — положительно и отрицательно заряженные ионы и свободные электроны, а проводимость газов является ионно-электронной.
Если устранить внешнее воздействие (в данном случае нагревание пламенем), электрический ток в газе прекращается. Это обусловлено тем, что при столкновении положительно заряженного иона с электроном они образуют нейтральный атом (молекулу) газа. Ионы противоположных знаков при столкновении также превращаются в нейтральные атомы (молекулы) — рекомбинируют. При рекомбинации освобождается энергия, равная энергии, затраченной на ионизацию.
Таким образом, чтобы в газе появились свободные носители электрического заряда, его атомы (молекулы) необходимо ионизировать. Это можно осуществить нагреванием газа до высокой температуры, воздействием на газ ультрафиолетовым, рентгеновским, радиоактивным излучениями и др.
Внешние воздействия, в результате которых происходит ионизация, называют ионизаторами. Разряд, возникающий в результате ионизации газа под действием ионизатора, называют несамостоятельным.