Motywy Kodyfikator jednolitego egzaminu państwowego : nośniki swobodnych ładunków elektrycznych w gazach.
W zwykłych warunkach gazy składają się z elektrycznie obojętnych atomów lub cząsteczek; W gazach prawie nie ma ładunków swobodnych. Dlatego gazy są dielektryki- prąd elektryczny nie przepływa przez nie.
Powiedzieliśmy „prawie żaden”, ponieważ tak naprawdę w gazach, a zwłaszcza w powietrzu, zawsze występuje pewna ilość swobodnych naładowanych cząstek. Powstają w wyniku jonizującego działania promieniowania substancji radioaktywnych wchodzących w skład skorupa Ziemska, promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie pochodzące ze Słońca, a także promienie kosmiczne – strumienie wysokoenergetycznych cząstek przedostających się do atmosfery ziemskiej z przestrzeń kosmiczna. Następnie powrócimy do tego faktu i omówimy jego znaczenie, ale na razie zauważymy tylko, że w normalnych warunkach przewodnictwo gazów, spowodowane „naturalną” ilością swobodnych ładunków, jest znikome i można je zignorować.
Działanie łączników w obwodach elektrycznych opiera się na właściwościach izolacyjnych szczeliny powietrznej (rys. 1). Na przykład niewielka szczelina powietrzna w włączniku światła wystarczy, aby otworzyć obwód elektryczny w pomieszczeniu.
Ryż. 1 klucz
Możliwe jest jednak stworzenie warunków, w których w szczelinie gazowej pojawi się prąd elektryczny. Rozważmy następujące doświadczenie.
Naładujmy płytki kondensatora powietrznego i podłączmy je do czułego galwanometru (ryc. 2, po lewej). W temperaturze pokojowej i niezbyt wilgotnym powietrzu galwanometr nie pokaże żadnego zauważalnego prądu: nasza szczelina powietrzna, jak powiedzieliśmy, nie jest przewodnikiem prądu elektrycznego.
Ryż. 2. Pojawienie się prądu w powietrzu
Teraz włóżmy płomień palnika lub świecy w szczelinę między płytkami kondensatora (ryc. 2, po prawej). Pojawia się prąd! Dlaczego?
Bezpłatne opłaty za gaz
Wystąpienie prądu elektrycznego pomiędzy płytami skraplacza oznacza, że w powietrzu pod wpływem płomienia pojawił się bezpłatne opłaty. Które dokładnie?
Doświadczenie pokazuje, że prąd elektryczny w gazach jest uporządkowanym ruchem naładowanych cząstek trzy typy . Ten elektrony, jony dodatnie I jony ujemne.
Zastanówmy się, jak te ładunki mogą pojawić się w gazie.
Wraz ze wzrostem temperatury gazu drgania termiczne jego cząstek – cząsteczek lub atomów – stają się intensywniejsze. Zderzenie cząstek ze sobą osiąga taką siłę, że się rozpoczyna jonizacja- rozpad cząstek obojętnych na elektrony i jony dodatnie (ryc. 3).
Ryż. 3. Jonizacja
Stopień jonizacji jest stosunkiem liczby cząstek rozpadu gazu do całkowitej początkowej liczby cząstek. Na przykład, jeśli stopień jonizacji jest równy , oznacza to, że pierwotne cząstki gazu rozbiły się na jony dodatnie i elektrony.
Stopień jonizacji gazu zależy od temperatury i gwałtownie wzrasta wraz z temperaturą. W przypadku wodoru na przykład w temperaturze niższej stopień jonizacji nie przekracza , a w temperaturze wyższej stopień jonizacji jest bliski (to znaczy wodór jest prawie całkowicie zjonizowany (gaz częściowo lub całkowicie zjonizowany nazywa się osocze)).
Oprócz wysokiej temperatury istnieją inne czynniki powodujące jonizację gazu.
Wspominaliśmy już o nich mimochodem: są to promieniowanie radioaktywne, ultrafioletowe, rentgenowskie i gamma, cząstki kosmiczne. Każdy taki czynnik powodujący jonizację gazu nazywa się jonizator.
Zatem jonizacja nie zachodzi sama, ale pod wpływem jonizatora.
Jednocześnie zachodzi proces odwrotny - rekombinacja, czyli ponowne zjednoczenie elektronu i jonu dodatniego w cząstkę neutralną (ryc. 4).
Ryż. 4. Rekombinacja
Powód rekombinacji jest prosty: jest to przyciąganie kulombowskie przeciwnie naładowanych elektronów i jonów. Śpiesząc się ku sobie pod wpływem sił elektrycznych, spotykają się i są w stanie utworzyć neutralny atom (lub cząsteczkę, w zależności od rodzaju gazu).
Przy stałym natężeniu działania jonizatora ustala się równowaga dynamiczna: średnia liczba cząstek rozpadających się w jednostce czasu jest równa średniej liczbie cząstek rekombinujących (innymi słowy, szybkość jonizacji jest równa szybkości rekombinacji). wzmoże się działanie jonizatora (np. poprzez podniesienie temperatury), wówczas równowaga dynamiczna przesunie się w stronę jonizacji, a stężenie naładowanych cząstek w gazie wzrośnie. I odwrotnie, jeśli wyłączysz jonizator, zacznie dominować rekombinacja, a wolne ładunki będą stopniowo całkowicie zanikać.
Zatem w wyniku jonizacji w gazie pojawiają się jony dodatnie i elektrony. Skąd bierze się trzeci rodzaj ładunku – jony ujemne? To bardzo proste: elektron może uderzyć w neutralny atom i przyłączyć się do niego! Proces ten pokazano na ryc. 5.
Ryż. 5. Pojawienie się jonu ujemnego
Powstałe w ten sposób jony ujemne będą uczestniczyć w tworzeniu prądu wraz z jonami dodatnimi i elektronami.
Wyładowanie niesamopodtrzymujące
Jeżeli nie ma zewnętrznego pola elektrycznego, wówczas swobodne ładunki podlegają chaotycznemu ruchowi termicznemu wraz z cząsteczkami gazu obojętnego. Ale kiedy przyłożone zostanie pole elektryczne, rozpoczyna się uporządkowany ruch naładowanych cząstek - prąd elektryczny w gazie.
Ryż. 6. Wyładowanie niesamopodtrzymujące
Na ryc. 6 widzimy trzy rodzaje naładowanych cząstek powstających w szczelinie gazowej pod działaniem jonizatora: jony dodatnie, jony ujemne i elektrony. Prąd elektryczny w gazie powstaje w wyniku przeciwnego ruchu naładowanych cząstek: jonów dodatnich – do elektrody ujemnej (katody), elektronów i jonów ujemnych – do elektrody dodatniej (anody)..
Elektrony uderzające w dodatnią anodę są kierowane przez obwód do „plusa” źródła prądu. Jony ujemne oddają dodatkowy elektron anodzie i stając się cząstkami obojętnymi, wracają do gazu; elektron oddany anodzie również pędzi do „plusa” źródła. Jony dodatnie docierające do katody pobierają stamtąd elektrony; powstały deficyt elektronów na katodzie jest natychmiast kompensowany przez ich dostarczenie tam ze źródła „minusowego”. W wyniku tych procesów w obwodzie zewnętrznym następuje uporządkowany ruch elektronów. Jest to prąd elektryczny zarejestrowany przez galwanometr.
Opisany proces pokazany na rys. 6, tzw brak samorozładowania w gazie. Dlaczego zależny? Dlatego też, aby go utrzymać konieczna jest ciągła praca jonizatora. Usuńmy jonizator - a prąd ustanie, ponieważ zniknie mechanizm zapewniający pojawienie się wolnych ładunków w szczelinie gazowej. Przestrzeń pomiędzy anodą i katodą ponownie stanie się izolatorem.
Charakterystyka prądowo-napięciowa wyładowań gazowych
Zależność prądu płynącego przez szczelinę gazową od napięcia pomiędzy anodą a katodą (tzw charakterystyka prądowo-napięciowa wyładowania gazowego) pokazano na ryc. 7.
Ryż. 7. Charakterystyka prądowo-napięciowa wyładowań gazowych
Przy zerowym napięciu natężenie prądu wynosi naturalnie zero: naładowane cząstki wykonują jedynie ruch termiczny, pomiędzy elektrodami nie ma uporządkowanego ruchu.
Kiedy napięcie jest niskie, prąd jest również niski. Faktem jest, że nie wszystkie naładowane cząstki mają dotrzeć do elektrod: niektóre jony dodatnie i elektrony odnajdują się i łączą ponownie podczas swojego ruchu.
Wraz ze wzrostem napięcia, wolne ładunki rozwijają wszystko większa prędkość i tym mniejsza szansa, że jon dodatni i elektron spotkają się i ponownie połączą. Dlatego wszystko większość naładowane cząstki docierają do elektrod, a prąd wzrasta (sekcja ).
Przy określonej wartości napięcia (punktu) prędkość przemieszczania się ładunku staje się tak duża, że rekombinacja w ogóle nie ma czasu na wystąpienie. Od teraz Wszystko naładowane cząstki powstałe pod działaniem jonizatora docierają do elektrod i prąd osiąga nasycenie- mianowicie natężenie prądu przestaje się zmieniać wraz ze wzrostem napięcia. To będzie się działo do pewnego momentu.
Samorozładowanie
Po przekroczeniu punktu natężenie prądu gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem napięcia – tzw niezależna kategoria. Teraz dowiemy się, co to jest.
Naładowane cząstki gazu przemieszczają się od zderzenia do zderzenia; w przerwach pomiędzy zderzeniami przyspieszają pole elektryczne, zwiększając jego energię kinetyczną. I tak, gdy napięcie stanie się wystarczająco duże (w tym samym punkcie), elektrony na swojej swobodnej drodze osiągają takie energie, że zderzając się z atomami neutralnymi, jonizują je! (Korzystając z praw zachowania pędu i energii, można wykazać, że to elektrony (a nie jony) przyspieszane polem elektrycznym mają maksymalną zdolność jonizacji atomów.)
Tak zwany Jonizacja uderzeniowa elektronów. Elektrony wytrącone ze zjonizowanych atomów są również przyspieszane przez pole elektryczne i zderzają się z nowymi atomami, powodując ich jonizację i wytwarzanie nowych elektronów. W wyniku powstałej lawiny elektronów gwałtownie wzrasta liczba zjonizowanych atomów, w wyniku czego gwałtownie wzrasta również natężenie prądu.
Liczba wolnych ładunków staje się tak duża, że znika potrzeba stosowania zewnętrznego jonizatora. Możesz go po prostu usunąć. W rezultacie powstają teraz swobodne, naładowane cząstki wewnętrzny procesy zachodzące w gazie – dlatego wyładowanie nazywa się niezależnym.
Jeśli szczelina gazowa jest mniejsza Wysokie napięcie, wówczas do samorozładowania nie jest potrzebny jonizator. Wystarczy, że w gazie będzie tylko jeden wolny elektron, a rozpocznie się opisana powyżej lawina elektronowa. I zawsze będzie co najmniej jeden wolny elektron!
Przypomnijmy jeszcze raz, że w gazie, nawet w normalnych warunkach, istnieje pewna „naturalna” ilość ładunków swobodnych, powstająca na skutek promieniowania jonizującego, radioaktywnego pochodzącego ze skorupy ziemskiej, promieniowania o wysokiej częstotliwości pochodzącego od Słońca oraz promieni kosmicznych. Widzieliśmy, że przy niskich napięciach przewodność gazu spowodowana tymi swobodnymi ładunkami jest znikoma, ale teraz – przy wysokich napięciach – wygenerują one lawinę nowych cząstek, powodując niezależne wyładowanie. Stanie się, jak mówią, załamanie szczelina gazowa.
Natężenie pola wymagane do rozkładu suchego powietrza wynosi około kV/cm. Innymi słowy, aby iskra przeskoczyła pomiędzy elektrodami oddzielonymi centymetrem powietrza, należy przyłożyć do nich napięcie kilowoltowe. Wyobraź sobie napięcie potrzebne do przebicia się przez kilka kilometrów powietrza! Ale właśnie takie awarie zdarzają się podczas burzy - są to dobrze znane błyskawice.
Streszczenie o fizyce
na temat:
„Prąd elektryczny w gazach”.
Prąd elektryczny w gazach.
1. Wyładowania elektryczne w gazach.
Wszystkie gazy w stanie naturalnym nie przewodzą prądu. Jak widać z następującego doświadczenia:
Weźmy elektrometr z przymocowanymi do niego tarczami płaskiego kondensatora i naładujmy go. W temperaturze pokojowej, jeśli powietrze jest wystarczająco suche, kondensator nie rozładowuje się zauważalnie - położenie igły elektrometru nie zmienia się. Aby zauważyć zmniejszenie kąta odchylenia igły elektrometru, potrzebujesz długi czas. To pokazuje, że prąd elektryczny w powietrzu pomiędzy dyskami jest bardzo mały. To doświadczenie pokazuje, że powietrze jest złym przewodnikiem prądu elektrycznego.
Zmodyfikujmy doświadczenie: podgrzejmy powietrze pomiędzy dyskami płomieniem lampy alkoholowej. Następnie kąt odchylenia igły elektrometru szybko maleje, tj. różnica potencjałów między tarczami kondensatora maleje - kondensator jest rozładowany. W rezultacie ogrzane powietrze między dyskami stało się przewodnikiem i powstaje w nim prąd elektryczny.
Właściwości izolacyjne gazów tłumaczy się tym, że nie mają one swobodnych ładunków elektrycznych: atomy i cząsteczki gazów w ich naturalnym stanie są obojętne.
2. Jonizacja gazów.
Opisane powyżej doświadczenia pokazują, że naładowane cząstki pojawiają się w gazach pod wpływem wysokiej temperatury. Powstają w wyniku oderwania jednego lub więcej elektronów od atomów gazu, w wyniku czego zamiast atomu obojętnego pojawia się jon dodatni i elektrony. Część powstałych elektronów może zostać wychwycona przez inne neutralne atomy, a wtedy pojawi się więcej jonów ujemnych. Rozpad cząsteczek gazu na elektrony i jony dodatnie nazywa się jonizacja gazów.
Ogrzewanie gazu do wysokiej temperatury nie jest jedyny sposób jonizacja cząsteczek lub atomów gazu. Jonizacja gazu może nastąpić pod wpływem różnych oddziaływań zewnętrznych: silnego nagrzania gazu, zdjęcia rentgenowskie, a, b i g powstające w wyniku rozpadu promieniotwórczego, promieni kosmicznych, bombardowania cząsteczek gazu przez szybko poruszające się elektrony lub jony. Czynniki powodujące jonizację gazu nazywane są jonizatory. Ilościową cechą procesu jonizacji jest intensywność jonizacji, mierzona liczbą par naładowanych cząstek o przeciwnych znakach powstających w jednostkowej objętości gazu w jednostce czasu.
Jonizacja atomu wymaga wydatku określonej energii - energii jonizacji. Aby zjonizować atom (lub cząsteczkę), należy wykonać pracę przeciwko siłom interakcji pomiędzy wyrzuconym elektronem a pozostałymi cząsteczkami atomu (lub cząsteczki). Praca ta nazywana jest pracą jonizacji Ai. Ilość pracy jonizacyjnej zależy od Natura chemiczna gaz i stan energetyczny wyrzuconego elektronu w atomie lub cząsteczce.
Gdy jonizator przestanie działać, ilość jonów w gazie z czasem maleje, aż w końcu jony całkowicie zanikają. Zanikanie jonów tłumaczy się faktem, że jony i elektrony uczestniczą w ruchu termicznym i dlatego zderzają się ze sobą. Kiedy jon dodatni i elektron zderzają się, mogą ponownie połączyć się w neutralny atom. Podobnie, gdy zderzą się jon dodatni z ujemnym, jon ujemny może oddać nadmiar elektronu jonowi dodatniemu i oba jony staną się atomami obojętnymi. Ten proces wzajemnej neutralizacji jonów nazywa się rekombinacja jonów. Kiedy jon dodatni i elektron lub dwa jony łączą się ponownie, uwalniana jest pewna energia, równa energii zużytej na jonizację. Częściowo jest on emitowany w postaci światła, dlatego rekombinacji jonów towarzyszy świecenie (jarzenie rekombinacyjne).
W zjawiskach wyładowań elektrycznych w gazach ważną rolę odgrywa jonizacja atomów pod wpływem uderzeń elektronów. Proces ten polega na tym, że poruszający się elektron o wystarczającej energii kinetycznej, po zderzeniu z atomem obojętnym, wybija z niego jeden lub więcej elektronów atomowych, w wyniku czego atom obojętny zamienia się w jon dodatni i pojawiają się nowe elektrony w gazie (będzie to omówione później).
Poniższa tabela podaje energie jonizacji niektórych atomów.
3. Mechanizm przewodnictwa elektrycznego gazów.
Mechanizm przewodnictwa gazów jest podobny do mechanizmu przewodnictwa roztworów i stopów elektrolitów. W przypadku braku pola zewnętrznego naładowane cząstki, podobnie jak cząsteczki neutralne, poruszają się chaotycznie. Jeśli jony i wolne elektrony znajdą się w zewnętrznym polu elektrycznym, wówczas zaczynają poruszać się w określonym kierunku i wytwarzają prąd elektryczny w gazach.
Zatem prąd elektryczny w gazie reprezentuje ukierunkowany ruch jonów dodatnich w kierunku katody oraz jonów ujemnych i elektronów w kierunku anody. Całkowity prąd w gazie składają się z dwóch strumieni naładowanych cząstek: przepływu kierowanego do anody i przepływu kierowanego do katody.
Neutralizacja naładowanych cząstek następuje na elektrodach, podobnie jak podczas przepływu prądu elektrycznego przez roztwory i stopione elektrolity. Jednakże w gazach nie następuje uwalnianie substancji na elektrodach, jak ma to miejsce w przypadku roztworów elektrolitów. Jony gazu zbliżając się do elektrod, nadają im ładunki, zamieniają się w cząsteczki neutralne i dyfundują z powrotem do gazu.
Inna różnica w przewodności elektrycznej zjonizowanych gazów i roztworów elektrolitów (stopionych) polega na tym, że ładunek ujemny, gdy prąd przepływa przez gazy, jest przenoszony głównie nie przez jony ujemne, ale przez elektrony, chociaż przewodnictwo spowodowane jonami ujemnymi może również odgrywać pewną rolę.
Zatem gazy łączą przewodność elektronową, podobną do metali, z przewodnością jonową, podobną do przewodności roztwory wodne i elektrolit się topi.
4. Niesamopodtrzymujący się wypływ gazu.
Proces przepuszczania prądu elektrycznego przez gaz nazywa się wyładowaniem gazowym. Jeżeli przewodność elektryczna gazu jest wytwarzana przez zewnętrzne jonizatory, wówczas nazywa się powstający w nim prąd elektryczny niepodtrzymujący wypływ gazu. Wraz z zaprzestaniem działania zewnętrznych jonizatorów, wyładowanie samopodtrzymujące ustaje. Niesamopodtrzymującemu wyładowaniu gazowemu nie towarzyszy jarzenie się gazu.
Poniżej znajduje się wykres zależności prądu od napięcia podczas niesamopodtrzymującego się wyładowania w gazie. Do wykreślenia wykresu użyto szklanej rurki z dwiema metalowymi elektrodami wtopionymi w szkło. Łańcuch jest zmontowany w sposób pokazany na poniższym rysunku.
Przy pewnym napięciu następuje moment, w którym wszystkie naładowane cząstki utworzone w gazie przez jonizator w ciągu sekundy w tym samym czasie dotrą do elektrod. Dalszy wzrost napięcia nie może już prowadzić do wzrostu liczby przenoszonych jonów. Prąd osiąga stan nasycenia (przekrój poziomy wykresu 1).
5. Niezależny odpływ gazu.
Nazywa się to wyładowaniem elektrycznym w gazie, które utrzymuje się po zakończeniu pracy zewnętrznego jonizatora niezależny wypływ gazu. Do jego realizacji konieczne jest, aby w wyniku samego wyładowania w gazie w sposób ciągły tworzyły się wolne ładunki. Głównym źródłem ich występowania jest jonizacja uderzeniowa cząsteczek gazu.
Jeśli po osiągnięciu nasycenia będziemy nadal zwiększać różnicę potencjałów między elektrodami, wówczas natężenie prądu przy wystarczająco wysokim napięciu zacznie gwałtownie rosnąć (wykres 2).
Oznacza to, że w gazie pojawiają się dodatkowe jony, które powstają w wyniku działania jonizatora. Natężenie prądu może wzrosnąć setki i tysiące razy, a liczba naładowanych cząstek generowanych podczas procesu wyładowania może stać się tak duża, że do podtrzymania wyładowania nie będzie już potrzebny zewnętrzny jonizator. Dlatego można teraz usunąć jonizator.
Jakie są przyczyny gwałtownego wzrostu prądu przy wysokich napięciach? Rozważmy dowolną parę naładowanych cząstek (jon dodatni i elektron) powstałą w wyniku działania zewnętrznego jonizatora. Pojawiający się w ten sposób wolny elektron zaczyna przemieszczać się do elektrody dodatniej – anody, a jon dodatni – do katody. Na swojej drodze elektron napotyka jony i neutralne atomy. W przerwach pomiędzy dwoma kolejnymi zderzeniami energia elektronu wzrasta w wyniku działania sił pola elektrycznego.
 |
Im większa różnica potencjałów pomiędzy elektrodami, tym większe jest natężenie pola elektrycznego. Energia kinetyczna elektronu przed kolejnym zderzeniem jest proporcjonalna do natężenia pola i średniej drogi swobodnej elektronu: MV 2 /2=eEl. Jeżeli energia kinetyczna elektronu przekracza pracę A i, którą należy wykonać, aby zjonizować neutralny atom (lub cząsteczkę), tj. MV 2 >A i, wówczas elektron zderzając się z atomem (lub cząsteczką) ulega jonizacji. W rezultacie zamiast jednego elektronu pojawiają się dwa (jeden, który uderza w atom i drugi, który zostaje wyrwany z atomu). Te z kolei odbierają energię w polu i jonizują nadchodzące atomy itp. W efekcie szybko wzrasta liczba naładowanych cząstek i następuje lawina elektronów. Opisany proces nazywa się jonizacja poprzez uderzenie elektronów.
Jednak sama jonizacja poprzez uderzenie elektronów nie może zapewnić utrzymania niezależnego ładunku. Rzeczywiście, wszystkie powstałe w ten sposób elektrony przemieszczają się w stronę anody i po dotarciu do anody „eliminują z gry”. Aby utrzymać wyładowanie, elektrony muszą zostać wyemitowane z katody („emisja” oznacza „emisję”). Emisja elektronów może mieć kilka przyczyn.
Jony dodatnie powstające podczas zderzeń elektronów z atomami neutralnymi, poruszając się w kierunku katody, uzyskują pod wpływem pola dużą energię kinetyczną. Kiedy tak szybkie jony uderzają w katodę, elektrony są wybijane z powierzchni katody.
Ponadto katoda może emitować elektrony po podgrzaniu do wysokich temperatur. Proces ten nazywa się emisja termojonowa. Można to traktować jako odparowanie elektronów z metalu. W wielu ciałach stałych emisja termionowa zachodzi w temperaturach, w których parowanie samej substancji jest jeszcze niewielkie. Substancje takie służą do produkcji katod.
Podczas samorozładowania może nastąpić nagrzanie katody w wyniku bombardowania jej jonami dodatnimi. Jeśli energia jonów nie jest zbyt wysoka, wówczas elektrony nie są wybijane z katody, a elektrony są emitowane w wyniku emisji termojonowej.
6. Różne rodzaje samorozładowań i ich zastosowania techniczne.
W zależności od właściwości i stanu gazu, rodzaju i umiejscowienia elektrod, a także od napięcia przyłożonego do elektrod, Różne rodzaje niezależne wyładowanie. Przyjrzyjmy się kilku z nich.
A. Wyładowanie jarzeniowe.
Wyładowanie jarzeniowe obserwuje się w gazach w temp niskie ciśnienia rzędu kilkudziesięciu milimetrów słupa rtęci lub mniej. Jeśli weźmiemy pod uwagę lampę z wyładowaniem jarzeniowym, zobaczymy, że główne części wyładowania jarzmowego są katoda ciemna przestrzeń, mocno od niego odległy negatywny, Lub tlący się blask, który stopniowo wkracza w ten obszar Ciemna przestrzeń Faradaya. Te trzy obszary tworzą część katodową wyładowania, po której następuje główna część świetlna wyładowania, która określa jego właściwości optyczne i nazywa się kolumna dodatnia.
Główną rolę w utrzymaniu wyładowania jarzeniowego odgrywają pierwsze dwa obszary jego części katodowej. Cecha charakterystyczna Ten rodzaj wyładowania to gwałtowny spadek potencjału w pobliżu katody, co jest związane z dużym stężeniem jonów dodatnich na granicy obszarów I i II, ze względu na stosunkowo małą prędkość ruchu jonów w pobliżu katody. W ciemnej przestrzeni katodowej następuje silne przyspieszanie elektronów i jonów dodatnich, wypychając elektrony z katody. W obszarze tlącego się blasku elektrony powodują intensywną jonizację uderzeniową cząsteczek gazu i tracą swoją energię. Tutaj tworzą się jony dodatnie, niezbędne do podtrzymania wyładowania. Natężenie pola elektrycznego w tym obszarze jest niskie. Blask powstaje głównie w wyniku rekombinacji jonów i elektronów. Rozmiar ciemnej przestrzeni katody zależy od właściwości gazu i materiału katody.
W obszarze kolumny dodatniej stężenie elektronów i jonów jest w przybliżeniu takie samo i bardzo wysokie, co powoduje wysoką przewodność elektryczną kolumny dodatniej i niewielki spadek jej potencjału. Jasność kolumny dodatniej zależy od świecenia wzbudzonych cząsteczek gazu. Porównawczo w pobliżu anody nagła zmiana potencjał związany z procesem wytwarzania jonów dodatnich. W niektórych przypadkach kolumna dodatnia rozpada się na oddzielne obszary świetlne - warstwa, oddzielone ciemnymi przestrzeniami.
Kolumna dodatnia nie odgrywa znaczącej roli w utrzymaniu wyładowania jarzeniowego, dlatego w miarę zmniejszania się odległości między elektrodami lampy długość kolumny dodatniej ulega zmniejszeniu i może całkowicie zaniknąć. Inaczej sytuacja wygląda w przypadku długości ciemnej przestrzeni katody, która nie zmienia się w miarę zbliżania się elektrod do siebie. Jeżeli elektrody zbliżą się tak blisko, że odległość między nimi stanie się mniejsza niż długość ciemnej przestrzeni katody, wówczas wyładowanie jarzeniowe w gazie ustanie. Doświadczenia pokazują, że przy niezmienionych innych czynnikach długość d ciemnej przestrzeni katody jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia gazu. W rezultacie przy wystarczająco niskim ciśnieniu elektrony wybijane z katody przez jony dodatnie przechodzą przez gaz prawie bez zderzeń z jego cząsteczkami, tworząc elektroniczny, Lub promienie katodowe .
Wyładowanie jarzeniowe stosowane jest w lampach gazowych, lampach fluorescencyjnych, stabilizatorach napięcia oraz do wytwarzania wiązek elektronów i jonów. Jeśli w katodzie wykonana jest szczelina, często nazywane są wąskimi wiązkami jonów belki kanałowe. Powszechnie stosowane zjawisko rozpylanie katodowe, tj. zniszczenie powierzchni katody pod wpływem uderzających w nią jonów dodatnich. Ultramikroskopijne fragmenty materiału katody lecą we wszystkich kierunkach po liniach prostych i pokrywają cienką warstwą powierzchnię ciał (zwłaszcza dielektryków) umieszczonych w rurze. W ten sposób powstają lusterka do wielu urządzeń, a na fotokomórki selenowe nakładana jest cienka warstwa metalu.
B. Wyładowanie koronowe.
Wyładowanie koronowe zachodzi pod normalnym ciśnieniem w gazie znajdującym się w wysoce niejednorodnym polu elektrycznym (na przykład w pobliżu końcówek lub przewodów linii wysokiego napięcia). Podczas wyładowania koronowego jonizacja gazu i jarzenie zachodzą tylko w pobliżu elektrod koronowych. W przypadku korony katodowej (korona ujemna) elektrony powodujące jonizację uderzeniową cząsteczek gazu są wybijane z katody pod wpływem bombardowania jonami dodatnimi. Jeśli anoda jest koronowana (korona dodatnia), wówczas powstawanie elektronów następuje w wyniku fotojonizacji gazu w pobliżu anody. Korona jest szkodliwym zjawiskiem, któremu towarzyszy upływ prądu i utrata energii elektrycznej. Aby zmniejszyć uszkodzenia koronowe, zwiększa się promień krzywizny przewodników, a ich powierzchnia jest możliwie gładka. Przy wystarczająco wysokim napięciu między elektrodami wyładowanie koronowe zamienia się w wyładowanie iskrowe.
Przy podwyższonym napięciu wyładowanie koronowe na końcówce przyjmuje postać linii świetlnych wychodzących z końcówki i naprzemiennych w czasie. Linie te, które mają wiele załamań i zagięć, tworzą pozory pędzla, w wyniku czego nazywa się takie wyładowanie nadgarstkowy .
Naładowana chmura burzowa indukuje ładunki elektryczne przeciwnego znaku na powierzchni Ziemi pod nią. Szczególnie duży ładunek gromadzi się na końcach. Dlatego przed burzą lub w jej trakcie, często na brzegach i ostre rogi Kiedy obiekty są uniesione wysoko, błyskają stożki światła przypominające frędzle. Od czasów starożytnych ten blask nazywano ogniem św. Elma.
Szczególnie często świadkami tego zjawiska są wspinacze. Czasami nie tylko metalowe przedmioty, ale także końcówki włosów na głowie są ozdobione małymi świecącymi frędzlami.
W przypadku wysokiego napięcia należy wziąć pod uwagę wyładowania koronowe. Jeśli występują wystające części lub bardzo cienkie przewody, może wystąpić wyładowanie koronowe. Prowadzi to do wycieków mocy. Im wyższe napięcie linii wysokiego napięcia, tym grubsze powinny być przewody.
C. Wyładowanie iskrowe.
Wyładowanie iskrowe ma wygląd jasnych zygzakowatych rozgałęzionych kanałów-kanałów, które przenikają przez szczelinę wyładowczą i znikają, zastąpione nowymi. Badania wykazały, że kanały wyładowań iskrowych zaczynają rosnąć, czasem od elektrody dodatniej, czasem od ujemnej, a czasem od jakiegoś miejsca pomiędzy elektrodami. Wyjaśnia to fakt, że jonizacja przez uderzenie w przypadku wyładowania iskrowego nie zachodzi w całej objętości gazu, ale poprzez poszczególne kanały przechodzące w tych miejscach, w których przypadkowo stężenie jonów okazuje się najwyższe. Wyładowaniu iskrowemu towarzyszy wyładowanie duża ilość ciepło, jasny blask gazu, trzaski lub grzmoty. Wszystkie te zjawiska spowodowane są lawinami elektronów i jonów zachodzącymi w kanałach iskrowych i prowadzą do ogromnego wzrostu ciśnienia, sięgającego 10 7 ¸ 10 8 Pa i wzrostu temperatury do 10 000 ° C.
Typowym przykładem wyładowania iskrowego jest błyskawica. Główny kanał Piorun ma średnicę od 10 do 25 cm, a długość błyskawicy może sięgać kilku kilometrów. Maksymalna siła prądu impulsu pioruna sięga dziesiątek i setek tysięcy amperów.
Gdy szczelina wyładowcza jest krótka, wyładowanie iskrowe powoduje specyficzne zniszczenie anody, tzw erozja. Zjawisko to znalazło zastosowanie w metodzie cięcia, wiercenia i innego rodzaju precyzyjnej obróbki metali metodą iskrową.
Iskiernik stosowany jest jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe w elektrycznych liniach przesyłowych (na przykład liniach telefonicznych). Jeśli w pobliżu linii przepływa silny, krótkotrwały prąd, w przewodach tej linii indukują się napięcia i prądy, które mogą zniszczyć instalację elektryczną i być niebezpieczne dla życia ludzkiego. Aby tego uniknąć, stosuje się specjalne bezpieczniki, składające się z dwóch zakrzywionych elektrod, z których jedna jest podłączona do linii, a druga jest uziemiona. Jeżeli potencjał linii względem ziemi znacznie wzrośnie, wówczas pomiędzy elektrodami nastąpi wyładowanie iskrowe, które wraz z ogrzanym przez nią powietrzem unosi się, wydłuża i pęka.
Wreszcie iskra elektryczna służy do pomiaru dużych różnic potencjałów za pomocą ogranicznik piłki, którego elektrodami są dwie metalowe kulki o polerowanej powierzchni. Kulki są rozsuwane i przykładana jest do nich zmierzona różnica potencjałów. Następnie kulki zbliżają się do siebie, aż między nimi przeskoczy iskra. Znając średnicę kulek, odległość między nimi, ciśnienie, temperaturę i wilgotność powietrza, znajdź różnicę potencjałów między kulkami za pomocą specjalnych tabel. Metodą tą można mierzyć różnice potencjałów rzędu dziesiątek tysięcy woltów z dokładnością do kilku procent.
D. Wyładowanie łukowe.
Wyładowanie łukowe odkrył V.V. Pietrow w 1802 roku. Wyładowanie to jest jedną z form wyładowania gazowego, przeprowadzaną przy dużej gęstości prądu i stosunkowo niskim napięciu między elektrodami (rzędu kilkudziesięciu woltów). Główną przyczyną wyładowania łukowego jest intensywna emisja elektronów termionowych z gorącej katody. Elektrony te są przyspieszane przez pole elektryczne i powodują jonizację uderzeniową cząsteczek gazu, dzięki czemu opór elektryczny szczeliny gazowej pomiędzy elektrodami jest stosunkowo niewielki. Jeśli zmniejszysz rezystancję obwodu zewnętrznego i zwiększysz prąd wyładowania łuku, wówczas przewodność szczeliny gazowej wzrośnie tak bardzo, że napięcie między elektrodami spadnie. Dlatego mówią, że wyładowanie łukowe ma charakterystykę opadającego prądu i napięcia. Pod ciśnieniem atmosferycznym temperatura katody osiąga 3000°C. Elektrony bombardują anodę, tworząc w niej zagłębienie (krater) i podgrzewając ją. Temperatura krateru wynosi około 4000°C, a przy wysokim ciśnieniu powietrza osiąga 6000-7000°C. Temperatura gazu w kanale wyładowania łuku sięga 5000-6000°C, dlatego zachodzi w nim intensywna jonizacja termiczna.
W niektórych przypadkach wyładowanie łukowe obserwuje się przy stosunkowo niskiej temperaturze katody (na przykład w rtęciowej lampie łukowej).
W 1876 roku P. N. Jabłoczkow jako pierwszy zastosował łuk elektryczny jako źródło światła. W „świecie Jabłoczkowa” węgle ułożono równolegle i oddzielono zakrzywioną warstwą, a ich końce połączono przewodzącym „mostkiem zapłonowym”. Po włączeniu prądu mostek zapłonowy przepalił się i pomiędzy węglami utworzył się łuk elektryczny. Podczas spalania węgli warstwa izolacyjna wyparowała.
Wyładowanie łukowe jest nadal wykorzystywane jako źródło światła, na przykład w reflektorach punktowych i urządzeniach projekcyjnych.
Ciepło Wyładowanie łukowe pozwala na wykorzystanie go do budowy pieca łukowego. Obecnie piece łukowe zasilane bardzo dużym prądem znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu: do wytopu stali, żeliwa, żelazostopów, brązu, do produkcji węglika wapnia, tlenku azotu itp.
W 1882 roku N. N. Benardos po raz pierwszy zastosował wyładowanie łukowe do cięcia i spawania metalu. Wyładowanie pomiędzy nieruchomą elektrodą węglową a metalem podgrzewa połączenie dwóch blach (lub płyt) i powoduje ich spawanie. Benardos zastosował tę samą metodę do cięcia metalowych płyt i tworzenia w nich otworów. W 1888 r. N. G. Slavyanov ulepszył tę metodę spawania, zastępując elektrodę węglową metalową.
Wyładowanie łukowe znalazło zastosowanie w prostowniku rtęciowym, który przekształca przemienny prąd elektryczny w prąd stały.
MI. Osocze.
Plazma to częściowo lub całkowicie zjonizowany gaz, w którym gęstość ładunków dodatnich i ujemnych jest prawie równa. Zatem plazma jako całość jest układem elektrycznie neutralnym.
Ilościową cechą plazmy jest stopień jonizacji. Stopień jonizacji plazmy a to stosunek stężenia objętościowego naładowanych cząstek do całkowitego stężenia objętościowego cząstek. W zależności od stopnia jonizacji plazma dzieli się na słabo zjonizowany(a to ułamek procenta), częściowo zjonizowany (a jest rzędu kilku procent) i całkowicie zjonizowany (a jest bliski 100%). Słabo zjonizowana plazma w naturalne warunki to górne warstwy atmosfery - jonosfera. Słońce, gorące gwiazdy i niektóre obłoki międzygwiazdowe to w pełni zjonizowana plazma, która tworzy się w wysokich temperaturach.
Średnie energie różne rodzaje cząsteczki tworzące plazmę mogą znacznie różnić się od siebie. Dlatego plazmy nie można scharakteryzować pojedynczą wartością temperatury T; rozróżnia się temperaturę elektronów Te, temperaturę jonów T i (lub temperaturę jonów, jeśli w plazmie występuje kilka rodzajów jonów) i temperaturę neutralnych atomów T a (składnik neutralny). Plazmę taką nazywa się nieizotermiczną, w przeciwieństwie do plazmy izotermicznej, w której temperatury wszystkich składników są takie same.
Plazmę dzielimy także na wysoką temperaturę (T i » 10 6 -10 8 K i więcej) oraz niską temperaturę!!! (Ti<=10 5 К). Это условное разделение связано с особой влажностью высокотемпературной плазмы в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза.
Plazma ma szereg specyficznych właściwości, co pozwala uznać ją za szczególny czwarty stan skupienia.
Dzięki dużej mobilności naładowane cząstki plazmy łatwo przemieszczają się pod wpływem pól elektrycznych i magnetycznych. Dzięki temu szybko eliminowane jest wszelkie naruszenie neutralności elektrycznej poszczególnych obszarów plazmy spowodowane nagromadzeniem cząstek o tym samym znaku ładunku. Powstałe pola elektryczne poruszają naładowane cząstki, aż do przywrócenia neutralności elektrycznej i pola elektrycznego osiągnie zero. W przeciwieństwie do gazu obojętnego, pomiędzy cząsteczkami których występują siły o krótkim zasięgu, pomiędzy naładowanymi cząsteczkami plazmy działają siły Coulomba, które zmniejszają się stosunkowo wolno wraz z odległością. Każda cząstka oddziałuje jednocześnie z dużą liczbą otaczających ją cząstek. Dzięki temu, wraz z chaotycznym ruchem termicznym, cząstki plazmy mogą uczestniczyć w różnorodnych uporządkowanych ruchach. W plazmie łatwo można wzbudzić różnego rodzaju oscylacje i fale.
Przewodność plazmy wzrasta wraz ze wzrostem stopnia jonizacji. W wysokich temperaturach w pełni zjonizowana plazma pod względem przewodnictwa zbliża się do nadprzewodników.
Plazmę niskotemperaturową stosuje się w gazowo-wyładowczych źródłach światła – w świetlówkach do znaków reklamowych, w świetlówkach. Lampy wyładowcze są stosowane w wielu urządzeniach, na przykład w laserach gazowych - kwantowych źródłach światła.
W generatorach magnetohydrodynamicznych stosowana jest plazma wysokotemperaturowa.
Niedawno powstało nowe urządzenie - plazmatron. Palnik plazmowy wytwarza potężne strumienie gęstej plazmy niskotemperaturowej, które znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki: do cięcia i spawania metali, wiercenia studni w twardych skałach itp.
Lista wykorzystanej literatury:
1) Fizyka: Elektrodynamika. Klasy 10-11: podręcznik. do pogłębionych studiów z fizyki/G. Y. Myakishev, A. Z. Sinyakov, B. A. Slobodskov. – wydanie II – M.: Drop, 1998. – 480 s.
2) Kurs fizyki (w trzech tomach). T.II. Elektryczność i magnetyzm. Podręcznik podręcznik dla szkół wyższych./Detlaf A.A., Yavorsky B.M., Milkovskaya L.B. Ed. 4., poprawiony – M.: Szkoła wyższa, 1977. – 375 s.
3) Energia elektryczna./E. G. Kałasznikow. wyd. „Nauka”, Moskwa, 1977.
4) Fizyka/B. B. Bukhovtsev, Yu. L. Klimontovich, G. Ya. Myakishev. Wydanie trzecie, poprawione. – M.: Edukacja, 1986.
W normalnych warunkach gazy nie przewodzą prądu, ponieważ ich cząsteczki są elektrycznie obojętne. Na przykład suche powietrze jest dobrym izolatorem, co mogliśmy sprawdzić za pomocą najprostszych eksperymentów z elektrostatyki. Jednak powietrze i inne gazy stają się przewodnikami prądu elektrycznego, jeśli w taki czy inny sposób powstają w nich jony.
Ryż. 100. Powietrze staje się przewodnikiem prądu elektrycznego, jeśli jest zjonizowane
Najprostsze doświadczenie ilustrujące przewodność powietrza podczas jego jonizacji przez płomień pokazano na rys. 100: ładunek utrzymujący się na płytkach szybko zanika po włożeniu zapalonej zapałki w przestrzeń pomiędzy płytkami.
Wyładowanie gazu. Proces przepuszczania prądu elektrycznego przez gaz nazywa się zwykle wyładowaniem gazowym (lub wyładowaniem elektrycznym w gazie). Wyładowania gazowe dzielą się na dwa typy: samopodtrzymujące i niesamopodtrzymujące.
Niezależne rozładowanie. Wyładowanie w gazie nazywa się niesamowystarczalnym, jeśli do jego podtrzymania wymagane jest źródło zewnętrzne
jonizacja. Jony w gazie mogą powstawać pod wpływem wysokich temperatur, promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego, radioaktywności, promieni kosmicznych itp. We wszystkich tych przypadkach jeden lub więcej elektronów jest uwalnianych z powłoki elektronowej atomu lub cząsteczki. W rezultacie w gazie pojawiają się jony dodatnie i wolne elektrony. Uwolnione elektrony mogą przyłączać się do neutralnych atomów lub cząsteczek, zamieniając je w jony ujemne.
Jonizacja i rekombinacja. Wraz z procesami jonizacji w gazie zachodzą także procesy odwrotnej rekombinacji: łącząc się ze sobą, jony dodatnie i ujemne lub jony dodatnie i elektrony tworzą obojętne cząsteczki lub atomy.
Zmianę stężenia jonów w czasie, spowodowaną stałym źródłem procesów jonizacji i rekombinacji, można opisać następująco. Załóżmy, że źródło jonizacji wytwarza jony dodatnie i taką samą liczbę elektronów na jednostkę objętości gazu w jednostce czasu. Jeżeli w gazie nie ma prądu elektrycznego i można pominąć odejście jonów od rozważanej objętości w wyniku dyfuzji, wówczas jedynym mechanizmem zmniejszania stężenia jonów będzie rekombinacja.
Rekombinacja zachodzi, gdy jon dodatni spotyka się z elektronem. Liczba takich spotkań jest proporcjonalna zarówno do liczby jonów, jak i liczby wolnych elektronów, tj. proporcjonalna do . Dlatego spadek liczby jonów w jednostce objętości w jednostce czasu można zapisać w postaci , gdzie a jest stałą wartością zwaną współczynnikiem rekombinacji.
Jeżeli wprowadzone założenia się sprawdzą, równanie bilansowe dla jonów w gazie zostanie zapisane w postaci
Nie będziemy rozwiązywać tego równania różniczkowego w formie ogólnej, ale rozważymy kilka interesujących przypadków specjalnych.
Przede wszystkim zauważamy, że procesy jonizacji i rekombinacji po pewnym czasie powinny się wzajemnie kompensować i w gazie ustali się stałe stężenie; widać, że gdy
Im mocniejsze źródło jonizacji i im niższy współczynnik rekombinacji a, tym większe stacjonarne stężenie jonów.
Po wyłączeniu jonizatora spadek stężenia jonów opisuje równanie (1), w którym należy przyjąć wartość stężenia początkowego
Przepisując to równanie do postaci, którą po całkowaniu otrzymamy
Wykres tej funkcji pokazano na rys. 101. Jest to hiperbola, której asymptotami są oś czasu i prosta pionowa. Oczywiście znaczenie fizyczne ma tylko odcinek hiperboli odpowiadający wartościom. Należy zwrócić uwagę na powolny charakter spadku stężenia z czasem w porównaniu z często spotykanymi w fizyce procesami zaniku wykładniczego, które realizują się, gdy tempo zmniejszania się dowolnej wielkości jest proporcjonalne do pierwszej potęgi chwilowej wartości tej wielkości.
Ryż. 101. Spadek stężenia jonów w gazie po wyłączeniu źródła jonizacji
Brak samoprzewodnictwa. Proces spadku stężenia jonów po zaprzestaniu pracy jonizatora ulega znacznemu przyspieszeniu, jeżeli gaz znajduje się w zewnętrznym polu elektrycznym. Przyciągając elektrony i jony do elektrod, pole elektryczne może bardzo szybko zmniejszyć przewodność elektryczną gazu do zera w przypadku braku jonizatora.
Aby zrozumieć prawa niesamopodtrzymującego się wyładowania, rozważmy dla uproszczenia przypadek, gdy prąd w gazie zjonizowanym przez zewnętrzne źródło przepływa pomiędzy dwiema płaskimi elektrodami, równoległymi do siebie. W tym przypadku jony i elektrony znajdują się w jednolitym polu elektrycznym o natężeniu E, równym stosunkowi napięcia przyłożonego do elektrod i odległości między nimi.
Ruchliwość elektronów i jonów. Przy stałym przyłożonym napięciu w obwodzie ustala się pewna stała siła prądu 1. Oznacza to, że elektrony i jony w zjonizowanym gazie poruszają się ze stałą prędkością. Aby wyjaśnić ten fakt, musimy założyć, że oprócz stałej siły przyspieszającej pola elektrycznego, poruszające się jony i elektrony podlegają siłom oporu, które rosną wraz ze wzrostem prędkości. Siły te opisują średni efekt zderzeń elektronów i jonów z obojętnymi atomami i cząsteczkami gazu. Dzięki siłom oporu
Średnio ustalane są stałe prędkości elektronów i jonów, proporcjonalne do natężenia pola elektrycznego E:
Współczynniki proporcjonalności nazywane są ruchliwością elektronów i jonów. Ruchliwości jonów i elektronów mają różne wartości i zależą od rodzaju gazu, jego gęstości, temperatury itp.
Gęstość prądu elektrycznego, tj. ładunek przenoszony przez elektrony i jony w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni, wyraża się poprzez stężenie elektronów i jonów, ich ładunki oraz prędkość ruchu ustalonego
Quasi-neutralność. W zwykłych warunkach zjonizowany gaz jako całość jest elektrycznie obojętny lub, jak to się mówi, quasi-neutralny, ponieważ w małych objętościach zawierających stosunkowo niewielką liczbę elektronów i jonów może zostać naruszony warunek obojętności elektrycznej. Oznacza to, że relacja jest spełniona
Gęstość prądu podczas wyładowania niesamopodtrzymującego. Aby otrzymać prawo zmiany stężenia nośników prądu w czasie podczas niesamopodtrzymującego się wyładowania w gazie, należy oprócz procesów jonizacji przez źródło zewnętrzne i rekombinacji uwzględnić także ucieczka elektronów i jonów do elektrod. Liczba cząstek w jednostce czasu na powierzchnię elektrody z objętości jest równa Szybkość zmniejszania się stężenia takich cząstek, dzieląc tę liczbę przez objętość gazu pomiędzy elektrodami. Dlatego równanie równowagi zamiast (1) w obecności prądu zostanie zapisane w postaci
Aby ustalić reżim, gdy z (8) otrzymujemy
Równanie (9) pozwala znaleźć zależność gęstości prądu w stanie ustalonym podczas niesamopodtrzymującego wyładowania od przyłożonego napięcia (lub od natężenia pola E).
Od razu widoczne są dwa przypadki graniczne.
Prawo Ohma. Przy niskim napięciu, gdy w równaniu (9) można pominąć drugi człon po prawej stronie, po czym otrzymujemy wzory (7) i mamy
Gęstość prądu jest proporcjonalna do siły przyłożonego pola elektrycznego. Zatem w przypadku niesamopodtrzymującego się wyładowania gazowego w słabych polach elektrycznych spełnione jest prawo Ohma.
Prąd nasycenia. Przy niskim stężeniu elektronów i jonów w równaniu (9) można pominąć pierwsze (kwadratowe w sensie wyrazów po prawej stronie).W tym przybliżeniu wektor gęstości prądu jest skierowany wzdłuż natężenia pola elektrycznego i jego moduł
nie zależy od przyłożonego napięcia. Wynik ten obowiązuje dla silnych pól elektrycznych. W tym przypadku mówimy o prądzie nasycenia.
Obydwa rozważane przypadki graniczne można badać bez odwoływania się do równania (9). Jednak w ten sposób nie da się prześledzić, jak wraz ze wzrostem napięcia następuje przejście od prawa Ohma do nieliniowej zależności prądu od napięcia.
W pierwszym ograniczającym przypadku, gdy prąd jest bardzo mały, głównym mechanizmem usuwania elektronów i jonów z obszaru wyładowania jest rekombinacja. Zatem dla stężenia stacjonarnego można zastosować wyrażenie (2), co po uwzględnieniu (7) daje od razu wzór (10). Przeciwnie, w drugim ograniczającym przypadku zaniedbuje się rekombinację. W silnym polu elektrycznym elektrony i jony nie mają czasu na zauważalną rekombinację podczas lotu z jednej elektrody na drugą, jeśli ich stężenie jest wystarczająco niskie. Wtedy wszystkie elektrony i jony wygenerowane przez zewnętrzne źródło docierają do elektrod, a całkowita gęstość prądu jest równa. Jest proporcjonalna do długości komory jonizacyjnej, ponieważ całkowita liczba elektronów i jonów wytworzonych przez jonizator jest proporcjonalna do I.
Eksperymentalne badanie wyładowań gazowych. Wnioski z teorii niesamopodtrzymującego się wyładowania gazowego potwierdzają eksperymenty. Aby zbadać wyładowanie w gazie, wygodnie jest użyć szklanej rurki z dwiema metalowymi elektrodami. Schemat elektryczny takiej instalacji pokazano na ryc. 102. Mobilność
elektrony i jony silnie zależą od ciśnienia gazu (odwrotnie proporcjonalnego do ciśnienia), dlatego wygodnie jest przeprowadzać eksperymenty przy obniżonym ciśnieniu.
Na ryc. Na rysunku 103 przedstawiono zależność natężenia prądu I w lampie od napięcia przyłożonego do elektrod lampy.Jonizację w lampie można wywołać np. promieniami rentgenowskimi, ultrafioletowymi lub przy użyciu słabego leku radioaktywnego. Istotne jest jedynie, aby zewnętrzne źródło jonów pozostało niezmienione.Przekrój liniowy charakterystyki prądowo-napięciowej OA odpowiada zakresowi stosowalności prawa Ohma.
Ryż. 102. Schemat instalacji do badania wyładowań gazowych
Ryż. 103. Eksperymentalna charakterystyka prądowo-napięciowa wyładowania gazowego
W przekroju natężenie prądu zależy nieliniowo od napięcia. Zaczynając od punktu B, prąd osiąga stan nasycenia i na pewnym obszarze pozostaje stały, co odpowiada przewidywaniom teoretycznym.
Niezależne rozładowanie. Jednak w punkcie C prąd zaczyna ponownie rosnąć, najpierw powoli, a potem bardzo gwałtownie. Oznacza to, że w gazie pojawiło się nowe, wewnętrzne źródło jonów. Jeśli teraz usuniemy źródło zewnętrzne, wyładowanie w gazie nie zatrzyma się, tj. wyładowanie przejdzie z niesamopodtrzymującego się w samopodtrzymujące. Podczas samorozładowania powstawanie nowych elektronów i jonów następuje w wyniku wewnętrznych procesów zachodzących w samym gazie.
Jonizacja uderzeniowa elektronów. Wzrost prądu podczas przejścia z wyładowania niepodtrzymującego do samopodtrzymującego następuje jak lawina i nazywa się rozkładem elektrycznym gazu. Napięcie, przy którym następuje przebicie, nazywa się napięciem zapłonu. Zależy to od rodzaju gazu oraz iloczynu ciśnienia gazu i odległości między elektrodami.
Procesy zachodzące w gazie odpowiedzialne za lawinowy wzrost natężenia prądu wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia są związane z jonizacją neutralnych atomów lub cząsteczek gazu przez wolne elektrony przyspieszane polem elektrycznym do wystarczającego
wysokie energie. Energia kinetyczna elektronu przed kolejnym zderzeniem z neutralnym atomem lub cząsteczką jest proporcjonalna do natężenia pola elektrycznego E i średniej drogi swobodnej elektronu X:
Jeżeli energia ta jest wystarczająca do zjonizowania neutralnego atomu lub cząsteczki, tj. przekracza pracę jonizacji
następnie, gdy elektron zderza się z atomem lub cząsteczką, ulegają one jonizacji. W rezultacie zamiast jednego elektronu pojawiają się dwa. Te z kolei są przyspieszane przez pole elektryczne i jonizują napotkane na swojej drodze atomy lub cząsteczki itp. Proces ten przebiega niczym lawina i nazywany jest lawiną elektronową. Opisany mechanizm jonizacji nazywany jest jonizacją uderzeniową elektronów.
Eksperymentalny dowód na to, że jonizacja atomów gazu obojętnego zachodzi głównie pod wpływem uderzeń elektronów, a nie jonów dodatnich, podał J. Townsend. Przyjął komorę jonizacyjną w postaci cylindrycznego kondensatora, którego wewnętrzną elektrodą była cienka metalowa nić rozciągnięta wzdłuż osi cylindra. W takiej komorze przyspieszające pole elektryczne jest wysoce niejednorodne, a główną rolę w jonizacji odgrywają cząstki wpadające w obszar najsilniejszego pola w pobliżu włókna. Doświadczenie pokazuje, że przy tym samym napięciu między elektrodami prąd wyładowania jest większy, gdy dodatni potencjał zostanie przyłożony do żarnika, a nie do zewnętrznego cylindra. W tym przypadku wszystkie swobodne elektrony tworzące prąd koniecznie przechodzą przez obszar najsilniejszego pola.
Emisja elektronów z katody. Samopodtrzymujące się wyładowanie może być stacjonarne tylko wtedy, gdy w gazie stale pojawiają się nowe wolne elektrony, ponieważ wszystkie elektrony powstałe w lawinie docierają do anody i są eliminowane z gry. Nowe elektrony są wybijane z katody przez jony dodatnie, które zbliżając się do katody są również przyspieszane przez pole elektryczne i uzyskują do tego wystarczającą energię.
Katoda może emitować elektrony nie tylko w wyniku bombardowania jonami, ale także samodzielnie po podgrzaniu do wysokiej temperatury. Proces ten nazywany jest emisją termojonową i można go uznać za rodzaj odparowania elektronów z metalu. Zwykle ma to miejsce w temperaturach, w których odparowanie samego materiału katody jest jeszcze niewielkie. W przypadku samopodtrzymującego się wyładowania gazowego katoda zwykle nie nagrzewa się
żarnika, jak w lampach próżniowych, ale w wyniku wydzielania się ciepła podczas bombardowania go jonami dodatnimi. Dlatego katoda emituje elektrony nawet wtedy, gdy energia jonów jest niewystarczająca do wybicia elektronów.
Wyładowanie samopodtrzymujące w gazie następuje nie tylko w wyniku przejścia z niesamopodtrzymującego przy rosnącym napięciu i usunięciu zewnętrznego źródła jonizacji, ale także w wyniku bezpośredniego przyłożenia napięcia przekraczającego progowe napięcie zapłonu . Teoria pokazuje, że do zapalenia wyładowania wystarczy bardzo mała ilość jonów, które zawsze są obecne w gazie obojętnym, choćby ze względu na naturalne tło radioaktywne.
W zależności od właściwości i ciśnienia gazu, konfiguracji elektrod oraz napięcia przyłożonego do elektrod możliwe są różne rodzaje samorozładowania.
Wyładowanie jarzeniowe. Przy niskich ciśnieniach (dziesiętne i setne milimetra rtęci) w rurze obserwuje się wyładowanie jarzeniowe. Aby zapalić wyładowanie jarzeniowe, wystarczy napięcie kilkuset, a nawet kilkudziesięciu woltów. W wyładowaniu jarzeniowym można wyróżnić cztery charakterystyczne obszary. Są to ciemna przestrzeń katodowa, jarzeniowe (lub ujemne) jarzenie, ciemna przestrzeń Faradaya i świecąca kolumna dodatnia, która zajmuje większość przestrzeni między anodą a katodą.
Pierwsze trzy obszary znajdują się w pobliżu katody. To tutaj następuje gwałtowny spadek potencjału, związany z dużym stężeniem jonów dodatnich na granicy ciemnej przestrzeni katody i tlącym się blaskiem. Elektrony przyspieszane w obszarze ciemnej przestrzeni katody powodują intensywną jonizację uderzeniową w obszarze tlącego się blasku. Blask powstaje w wyniku rekombinacji jonów i elektronów w neutralne atomy lub cząsteczki. Kolumna wyładowania dodatniego charakteryzuje się niewielkim spadkiem potencjału i jarzeniem spowodowanym powrotem wzbudzonych atomów lub cząsteczek gazu do stanu podstawowego.
Wyładowanie koronowe. Przy stosunkowo wysokich ciśnieniach w gazie (rzędu ciśnienia atmosferycznego) w pobliżu spiczastych odcinków przewodnika, gdzie pole elektryczne jest bardzo niejednorodne, obserwuje się wyładowanie, którego obszar świetlny przypomina koronę. Wyładowania koronowe czasami występują naturalnie na koronach drzew, masztach statków itp. („Ogień św. Elma”). W technice wysokiego napięcia należy uwzględnić wyładowania koronowe, gdy wyładowania te powstają wokół przewodów linii wysokiego napięcia i prowadzą do strat energii elektrycznej. Wyładowania koronowe znajdują praktyczne zastosowanie w elektrofiltrach do oczyszczania gazów przemysłowych z zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych i ciekłych.
Wraz ze wzrostem napięcia między elektrodami wyładowanie koronowe zamienia się w wyładowanie iskrowe z całkowitym zniszczeniem szczeliny pomiędzy elektrodami
elektrody. Wygląda jak wiązka jasnych, zygzakowatych, rozgałęzionych kanałów, które natychmiast przebijają szczelinę wyładowczą i kapryśnie się zastępują. Wyładowaniu iskrowemu towarzyszy uwolnienie dużej ilości ciepła, jasny niebieskawo-biały blask i silne trzaski. Można to zaobserwować pomiędzy kulkami maszyny elektroforowej. Przykładem gigantycznego wyładowania iskrowego jest piorun naturalny, w którym natężenie prądu sięga 5-105 A, a różnica potencjałów sięga 109 V.
Ponieważ wyładowanie iskrowe zachodzi pod ciśnieniem atmosferycznym (i wyższym), napięcie zapłonu jest bardzo wysokie: w suchym powietrzu przy odległości między elektrodami 1 cm wynosi około 30 kV.
Łuk elektryczny. Specyficznym, praktycznie ważnym rodzajem niezależnego wyładowania gazowego jest łuk elektryczny. Kiedy dwie elektrody węglowe lub metalowe stykają się w miejscu ich styku, ze względu na dużą rezystancję styku wydziela się duża ilość ciepła. W rezultacie rozpoczyna się emisja termojonowa, a gdy elektrody oddalają się od siebie, pomiędzy nimi pojawia się jasno świecący łuk silnie zjonizowanego, wysoce przewodzącego gazu. Natężenie prądu nawet w małym łuku sięga kilku amperów, a w dużym łuku - kilkuset amperów przy napięciu około 50 V. Łuk elektryczny jest szeroko stosowany w technologii jako mocne źródło światła, w piecach elektrycznych i do spawania elektrycznego . słabe pole opóźniające o napięciu około 0,5 V. Pole to zapobiega przedostawaniu się wolnych elektronów do anody. Elektrony są emitowane z katody K, która jest podgrzewana przez prąd elektryczny.
Na ryc. Na rysunku 105 przedstawiono zależność prądu w obwodzie anodowym od otrzymanego w tych doświadczeniach napięcia przyspieszającego.Zależność ta ma charakter niemonotoniczny z maksimami przy napięciach będących wielokrotnością 4,9 V.
Dyskretność poziomów energii atomowej. Tę zależność prądu od napięcia można wytłumaczyć jedynie obecnością dyskretnych stanów stacjonarnych w atomach rtęci. Gdyby atom nie miał dyskretnych stanów stacjonarnych, tj. jego energia wewnętrzna mogłaby przyjmować dowolne wartości, wówczas zderzenia niesprężyste, którym towarzyszyłby wzrost energii wewnętrznej atomu, mogłyby wystąpić przy dowolnej energii elektronów. Jeżeli występują stany dyskretne, to zderzenia elektronów z atomami mogą być sprężyste tylko wtedy, gdy energia elektronów jest niewystarczająca do przeniesienia atomu ze stanu podstawowego do stanu najniższego wzbudzenia.
Podczas zderzeń sprężystych energia kinetyczna elektronów praktycznie się nie zmienia, ponieważ masa elektronu jest znacznie mniejsza niż masa atomu rtęci. W tych warunkach liczba elektronów docierających do anody rośnie monotonicznie wraz ze wzrostem napięcia. Kiedy napięcie przyspieszające osiągnie 4,9 V, zderzenia elektron-atom stają się niesprężyste. Energia wewnętrzna atomów gwałtownie wzrasta, a elektron w wyniku zderzenia traci prawie całą swoją energię kinetyczną.
Pole opóźniające nie pozwala również na przejście wolnych elektronów do anody, a siła prądu gwałtownie maleje. Nie znika tylko dlatego, że niektóre elektrony docierają do siatki bez doświadczania niesprężystych zderzeń. Drugie i kolejne maksima prądu uzyskuje się, ponieważ przy napięciach będących wielokrotnością 4,9 V elektrony w drodze do siatki mogą doświadczyć kilku niesprężystych zderzeń z atomami rtęci.
Zatem elektron uzyskuje energię niezbędną do zderzenia niesprężystego dopiero po przejściu przez różnicę potencjałów wynoszącą 4,9 V. Oznacza to, że energia wewnętrzna atomów rtęci nie może zmienić się o wartość mniejszą niż eV, co świadczy o dyskretności widma energii atom. Trafność tego wniosku potwierdza także fakt, że przy napięciu 4,9 V wyładowanie zaczyna świecić: wzbudzone atomy ze spontanicznym
przechodzą do stanu podstawowego, emitują światło widzialne, którego częstotliwość pokrywa się z częstotliwością obliczoną ze wzoru
W klasycznych eksperymentach Franka i Hertza metodą uderzenia elektronów wyznaczano nie tylko potencjały wzbudzenia, ale także potencjały jonizacji szeregu atomów.
Podaj przykład doświadczenia z elektrostatyki, z którego możemy wyciągnąć wniosek, że suche powietrze jest dobrym izolatorem.
Gdzie wykorzystuje się właściwości izolacyjne powietrza w technologii?
Co to jest niesamopodtrzymujący się wypływ gazu? W jakich warunkach to następuje?
Wyjaśnij, dlaczego szybkość spadku stężenia w wyniku rekombinacji jest proporcjonalna do kwadratu stężenia elektronów i jonów. Dlaczego te stężenia można uznać za takie same?
Dlaczego nie ma sensu, aby prawo malejącego stężenia wyrażone wzorem (3) wprowadzało pojęcie czasu charakterystycznego, które jest powszechnie stosowane w przypadku procesów o zaniku wykładniczym, chociaż w obu przypadkach procesy te, ogólnie rzecz biorąc, trwają w nieskończoność?
Dlaczego Twoim zdaniem w definicjach ruchliwości we wzorach (4) dla elektronów i jonów wybierane są przeciwne znaki?
Jak natężenie prądu w niesamopodtrzymującym się wyładowaniu gazowym zależy od przyłożonego napięcia? Dlaczego przejście od prawa Ohma do prądu nasycenia następuje wraz ze wzrostem napięcia?
Prąd elektryczny w gazie przenoszony jest zarówno przez elektrony, jak i jony. Jednakże każda elektroda otrzymuje ładunki tylko o jednym znaku. Jak to się ma do faktu, że natężenie prądu jest takie samo we wszystkich częściach obwodu szeregowego?
Dlaczego elektrony, a nie jony dodatnie, odgrywają największą rolę w jonizacji gazu w wyładowaniu w wyniku zderzeń?
Opisać cechy charakterystyczne różnych typów niezależnych wyładowań gazowych.
Dlaczego wyniki eksperymentów Franka i Hertza wskazują na dyskretność poziomów energii atomowej?
Opisać procesy fizyczne zachodzące w rurze wyładowczej w doświadczeniach Franka i Hertza wraz ze wzrostem napięcia przyspieszającego.
Prąd elektryczny to przepływ powodowany przez uporządkowany ruch cząstek naładowanych elektrycznie. Za kierunek prądu elektrycznego przyjmuje się ruch ładunków. Prąd elektryczny może być krótkotrwały lub długotrwały.
Koncepcja prądu elektrycznego
Podczas wyładowania piorunowego może wystąpić prąd elektryczny, który nazywa się krótkotrwałym. Aby utrzymać prąd przez długi czas, konieczna jest obecność pola elektrycznego i wolnych nośników ładunku elektrycznego.
Pole elektryczne jest wytwarzane przez ciała o różnym naładowaniu. Natężenie prądu to stosunek ładunku przeniesionego przez przekrój poprzeczny przewodnika w pewnym przedziale czasu do tego przedziału czasu. Jest mierzona w amperach.
Ryż. 1. Aktualna formuła
Prąd elektryczny w gazach
Cząsteczki gazu w normalnych warunkach nie przewodzą prądu elektrycznego. Są izolatorami (dielektrykami). Jeśli jednak zmienią się warunki środowiskowe, gazy mogą stać się przewodnikami prądu elektrycznego. W wyniku jonizacji (po podgrzaniu lub pod wpływem promieniowania radioaktywnego) w gazach pojawia się prąd elektryczny, który często zastępuje się terminem „wyładowanie elektryczne”.
Samopodtrzymujące i niesamopodtrzymujące zrzuty gazów
Wyładowania w gazie mogą być niezależne lub niesamodzielne. Prąd zaczyna istnieć, gdy pojawiają się darmowe ładunki. Wyładowania niesamopodtrzymujące istnieją tak długo, jak długo działa na nie siła zewnętrzna, czyli zewnętrzny jonizator. Oznacza to, że jeśli zewnętrzny jonizator przestanie działać, prąd ustanie.
Samorozładowanie prądu elektrycznego w gazach występuje nawet po wyłączeniu zewnętrznego jonizatora. Niezależne wyładowania w fizyce dzielą się na ciche, jarzące się, łukowe, iskrowe, koronowe.
- Cichy – najsłabsza z kategorii niezależnych. Siła prądu w nim jest bardzo mała (nie więcej niż 1 mA). Nie towarzyszą mu zjawiska dźwiękowe ani świetlne.
- Tlący – jeśli zwiększysz napięcie przy cichym wyładowaniu, przejdzie to na wyższy poziom – wyładowanie jarzeniowe. W tym przypadku pojawia się blask, któremu towarzyszy rekombinacja. Rekombinacja – proces odwrotnej jonizacji, spotkanie elektronu z jonem dodatnim. Stosowany w lampach bakteriobójczych i oświetleniowych.
Ryż. 2. Wyładowanie jarzeniowe
- Łuk – natężenie prądu waha się od 10 A do 100 A. Jonizacja wynosi prawie 100%. Tego typu wyładowania powstają np. podczas obsługi spawarki.
Ryż. 3. Wyładowanie łukowe
- Iskra – można uznać za jeden z rodzajów wyładowań łukowych. Podczas takiego wyładowania w bardzo krótkim czasie przepływa pewna ilość prądu.
- Wyładowanie koronowe – jonizacja cząsteczek zachodzi w pobliżu elektrod o małych promieniach krzywizny. Ten rodzaj ładunku pojawia się, gdy natężenie pola elektrycznego zmienia się nagle.
Czego się nauczyliśmy?
Atomy i cząsteczki gazu same w sobie są obojętne. Ładują się po wystawieniu na działanie czynników zewnętrznych. W skrócie mówiąc o prądzie elektrycznym w gazach, reprezentuje on ukierunkowany ruch cząstek (jony dodatnie do katody i jony ujemne do anody). Ważne jest również, aby po zjonizowaniu gazu poprawiły się jego właściwości przewodzące.
Znaczenie baśni w życiu człowieka
Każdy człowiek ma swoją pierwszą i ulubioną bajkę. Bajka, którą nosimy w sercu przez całe życie. I dla każdego jest to coś innego. I dlaczego? Jaki jest tu głębszy sens?
W każdej bajce, którą czytamy, możemy znaleźć pełną listę ludzkich problemów, a także sposobów i środków ich rozwiązania. Podświadomy wybór bajki odzwierciedla problemy osobistych chwil w życiu człowieka, jego aspiracji i przekonań. Już w połowie XX wieku słynny amerykański psycholog Eric Berne przekonywał, że za pomocą baśni można nawet zaprogramować przyszłość dziecka.
Bajki nie są tak proste, jak się wydaje na pierwszy rzut oka – są jak wielowarstwowe ciasto. W dzieciństwie dostrzegamy pierwszą warstwę, jest ona najbardziej zrozumiała, a z wiekiem odkrywa się przed nami głębsze znaczenie planu zawartego w baśni. A im krótsza bajka, tym większa ilość zawartych w niej informacji. I w tym przypadku rodzice potrzebują bajek nie mniej niż ich dzieci.
Jako przykład proponuję przeanalizować bajkę „Kolobok”. Wszyscy dobrze pamiętacie, jak bułka ucieka z domu, aby zobaczyć świat. Oczywiście ma wielki zmysł przygód. Według cech charakterystycznych jest energiczny, towarzyski, dość aktywny, zwinny, żywy, ma dobry charakter i bezgraniczną chęć poznania czegoś ciekawego i nieznanego. Typ temperamentu - raczej optymistyczny.
W drodze ku nieznanym przygodom spotyka kilka postaci, które stają się dla niego przeszkodą. Ale Kolobok wie, jak negocjować ze wszystkimi - potrafił przekonać nawet najbardziej negatywnego bohatera z bajki, aby go wypuścił. Z biegiem czasu, już pewny siebie, jako dojrzałej osobowości, podróżnik traci czujność, jego pewność siebie i bezczelność tłumią takie procesy psychologiczne, jak uważność i obserwacja - i za pomocą podstępu zostaje zjadany przez Lisa.
Ta baśniowa fabuła znajduje się w baśniach wielu narodów świata. Jest pouczająca, ponieważ niesie w sobie mądrość ludu przekazywaną z pokolenia na pokolenie od przodków do przyszłych potomków.
Jakie lekcje można wyciągnąć z tej bajki i czego można nauczyć dziecko, opowiadając jej:
1) Nie trać poczucia samokontroli. Zawsze możesz znaleźć wyjście z sytuacji i stawić czoła temu, kto cię obraża: wezwij przyjaciół o pomoc, okaż przebiegłość. W końcu Kolobok mógłby zostać zjedzony przez Zająca, gdyby nasz bohater nie oszukał: „Chodź, zaśpiewam ci piosenkę!” Lub po prostu uciekaj - tak robił Kolobok za każdym razem, śpiewając piosenkę.
2) Nie ufaj pierwszej osobie, którą spotykasz. W życiu spotyka się różnych ludzi, zarówno przyjaznych, jak i odwrotnie. Na wszelki wypadek zawsze trzeba być gotowym na wszystko, bo źli ludzie nie zawsze bezpośrednio i otwarcie dają jasno do zrozumienia: „Zjem cię!” Większość w stosunku do ciebie może zachowywać się jak przebiegły Lis, uśpiając twoją czujność pochlebstwami i umiejętnie odgrywaną życzliwością; Dlatego należy tu zachować szczególną ostrożność, aby odgadnąć intencje ludzi.
3) Wybierz właściwą ścieżkę życia. Powinnaś porozmawiać o tym z dzieckiem na samym końcu. Przecież Kolobok został upieczony w podobnym celu, Dziadek i Babcia pokładali w nim nadzieje, a nasz niegrzeczny bohater zrujnował życie sobie i im. Każda osoba ma swoje własne zdolności, jest to znak celu każdego na tym świecie. Zgodnie z tymi znakami i powołaniem duszy ludzie z reguły starają się wybrać zawód, rodzaj działalności, zawód. I oczywiście, po dokonaniu właściwego wyboru zawodu, człowiek będzie mógł zrealizować swoje talenty w życiu, a dzięki swoim sukcesom przynieść ogromne korzyści jemu, swojej rodzinie i społeczeństwu, a także czerpać przyjemność z działalności zawodowej. Samoafirmacja.
W rezultacie:
- Nie spiesz się z odmową. Kiedy zostaniesz poproszony o „zeskrobanie dna beczki”, a wiesz, że tam nic nie ma, podrap go mimo to. Babcia miała dość mąki dla Kołoboka...
- Nie zostawiaj dzieci bez opieki. Przecież Kolobok to nikt inny jak dziecko, które gdy tylko Babcia się odwróciła, zeskoczyło z parapetu i poszło do lasu!
- Nie zapomnij o swoim dzieciństwie. Dlaczego główny bohater baśni tak lekkomyślnie zdecydował się na wyprawę? Pewnie dlatego, że czuł się dość smutno, leżąc samotnie na parapecie. Dlatego nie spiesz się, aby zbesztać dziecko za nieposłuszeństwo, ale raczej przypomnij sobie, jak sam kiedyś chciałeś poczuć się „dorosły i niezależny” jako dziecko, mówiąc: „Ja sam!”
Zalecenia dla rodziców
- Nie próbuj zastępować czytania bajek oglądaniem kreskówek. Nawet gdy jesteś zajęty, znajdź czas na czytanie z rodziną lub przed snem. 15 minut dziennie to za mało, aby żywiołowo i emocjonalnie przedstawić dziecku bajkę w Twoim wykonaniu, ale jest to bardzo ważne dla jego rozwoju psychicznego.
- Zanim przeczytasz synowi lub córce nieznaną bajkę, szybko ją przejrzyj. We współczesnych interpretacjach można znaleźć na przykład: „...i rozerwał go na tysiąc małych kawałków”. To jest za dużo. Dlatego w tym przypadku możesz zastąpić tę bajkę inną lub zastąpić niektóre działania głównych bohaterów łagodniejszymi, które nie odzwierciedlają przejawów agresji i różnych negatywizmów, ponieważ dziecko może wyrobić sobie opinię, że tylko zło i okrucieństwo może być mocne i rozsądne.
- Dzieci powinny wiedzieć i rozumieć, że w życiu oprócz „zewnętrznej” istnieje strona „wewnętrzna” (główne edukacyjne znaczenie bajki). Porozmawiaj z dzieckiem o tym, jak powinno prawidłowo postępować w takich sytuacjach. A jeszcze lepiej, jeśli dziecko ostatnio zrobiło coś złego, wybierz odpowiednią bajkę w zależności od tej sytuacji, podkreślając moment pouczający i edukacyjny.