Во всех газах еще до воздействия на их электронного напряжения всегда имеется некое количество электрически заряженных частиц — электронов и ионов, которые находятся в хаотичном термическом движении. Это могут быть заряженные частички газа, также заряженные частички жестких и водянистых веществ — примесей, находящихся, к примеру, в воздухе.

Образование электрически заряженных частиц в газообразных диэлектриках вызывается ионизацией газа наружными источниками энергии (наружными ионизаторами): галлактическими и солнечными лучами, радиоактивными излучениями Земли и др.

Процесс ионизации газа наружными ионизаторами состоит в том, что они докладывают часть энергии атомам газа. При всем этом валентные электроны получают дополнительную энергию и отделяются от собственных атомов, которые преобразуются в положительно заряженные частички — положительные ионы.

Образовавшиеся свободные электроны могут продолжительно сохранять самостоятельность движения в газе (к примеру, в водороде, азоте) либо через некое время они присоединяются к электрически нейтральным атомам и молекулам газа, превращая их в негативно заряженные ионы.

Возникновение электрически заряженных частиц в газе может быть также вызвано выходом электронов с поверхности железных электродов при их нагревании либо воздействии на их лучистой энергии. Находясь в хаотичном термическом движении, некая часть обратно заряженных (электронов) и положительно заряженных (ионов) частиц воссоединяется вместе и образует электрически нейтральные атомы и молекулы газа. Этот процесс именуется восстановлением либо рекомбинацией.

Если меж металлическими электродами (диски, шары) заключить некий объем газа, то при приложении к электродам электронного напряжения на заряженные частички в газе будут действовать электронные силы — напряженности электронного поля.

Под действием этих сил электроны у и ионы будут передвигаться от 1-го электрода к другому, создавая электронный ток в газе.

Ток в газе будет тем больше, чем различного диэлектрика больше заряженных частиц появляется в нем в единицу времени и чем огромную скорость получают они под действием сил электронного поля.

Ясно, что с увеличением напряжения, приложенного к данному объему газа, электронные силы, действующие на электроны и ионы, растут. При всем этом скорость заряженных частиц, а как следует, и ток в газе растут.

Изменение величины тока зависимо от напряжения, приложенного к объему газа, выражается графически в виде кривой, именуемой вольтамперной чертой.

Вольтамперная черта для газообразного диэлектрика

Вольтамперная черта указывает, что в области слабеньких электронных полей, когда электронные силы, действующие на заряженные частички, относительно невелики (область I на графике), ток в газе растет пропорционально величине приложенного напряжения. В этой области изменение тока происходит согласно закону Ома.

С предстоящим ростом напряжения (область II) пропорциональность меж током и напряжением нарушается. В этой области ток проводимости не находится в зависимости от напряжения. Тут происходит скопление энергии заряженными частичками газа — электронами и ионами.

С предстоящим же увеличением напряжения (область III) скорость заряженных частиц резко растет, вследствие чего происходят нередкие соударения их с нейтральными частичками газа. При этих упругих соударениях электроны и ионы передают часть скопленной ими энергии нейтральным частичкам газа. В итоге электроны отделяются от собственных атомов. При всем этом образуются новые электрически заряженные частички: свободные электроны и ионы.

Ввиду того что парящие заряженные частички соударяются с атомами и молекулами газа очень нередко, образование новых электрически заряженных частиц происходит очень активно. Этот процесс именуется ударной ионизацией газа.

В области ударной ионизации (область III на рисунке) ток в газе активно растет при мельчайшем повышении напряжения. Процесс ударной ионизации в газообразных диэлектриках сопровождается резким уменьшением величины удельного большого сопротивления газа и возрастанием тангенса угла диэлектрических утрат.

Естественно, что газообразные диэлектрики могут употребляться при напряжениях, наименьших тех значений, при которых появляется процесс ударной ионизации. В данном случае газы являются очень неплохими диэлектриками, у каких удельное объемное сопротивление очень велико (1020 омх см), а тангенс угла диэлектрических утрат очень мал (tgδ ≈ 10^—6). Потому газы, а именно воздух, употребляются в качестве диэлектриков в примерных конденсаторах, газонаполненных кабелях и высоковольтных выключателях.

Школа для электрика