Digitln uebn materil Veden elektrickho proudu v plynech

Digitální učební materiál Vedení elektrického proudu v plynech Mgr. Kateřina Škrháková květen 2013

Digitální učební materiál Číslo projektu CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 0606 Název programu OP 1. 5 Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu Inovace vzdělávacího procesu Číslo materiálu VY_32_INOVACE-6 -18 -FYZ-6 Název školy Střední zdravotnická škola, Brno, Jaselská 7/9 Autor Mgr. Škrháková Kateřina Vzdělávací oblast Fyzika Tematická oblast Elektřina a magnetismus Téma Vedení elektrického proudu v plynech Ročník 2. Datum tvorby květen 2013 Anotace materiál slouží jako podpora výkladu teoretických základů, především při zavádění a definování nových pojmů dané oblasti Metodický pokyn doporučuje se použít při zavádění daného tématu jako nové látky

Plyny • za normálních podmínek jsou složeny z neutrálních molekul, • nevedou elektrický proud patří tedy mezi izolanty • elektrický proud vede jen ionizovaný plyn. Elektrický výboj je jev, který nastává jestliže plynem prochází elektrický proud.

Podmínky vzniku elektrického výboje: • přítomnost volných části s nábojem v plynu (volné elektrony, ionty), • přítomnost elektrického pole, jehož prostřednictvím je plynu dodávána elektrická energie.

Ionizací plynu • dochází ke vzniku volných elektronů a iontů v plynu rozštěpením neutrálních molekul, • při ionizaci je dodávána plynu energie, tzv. ionizační energie Ionizátor vyvolává ionizaci plynu (rentgenové záření, gama záření, teplo, …)

Nesamostatný elektrický • výboj nastává pouze za přítomnosti ionizátoru, • ionizační energie je dodávána z vnějšího zdroje, tedy ionizátorem, • přestane-li ionizátor působit, výboj zaniká. Samostatný elektrický výboj • k existenci nepotřebuje ionizátor, udrží se vlastní ionizací, • elektrické pole dodává dostatek energie neutrálním molekulám, z molekul se odštěpí elektrony a vznikají ionty, • vzniklé volné elektrony a ionty narážejí do molekul a dochází k další ionizaci nárazem

Samostatné elektrické výboje • za normálního atmosférického tlaku: - obloukový výboj, - jiskrový výboj, - koróna, • za sníženého tlaku: - doutnavý výboj, - katodové záření.

Obloukový výboj • nastává mezi rozžhavenými elektrodami, • elektrický proud nabývá vysokých hodnot, • ionizovaný plyn (plazma) má teplotu až tisíce kelvinů, • v praxi se využívá např. při obloukovém sváření kovů, při tavení látek apod.

Jiskrový výboj • charakteristický krátkodobým trváním, • vzniká při vysokém napětí mezi dvěma vodiči (např. při vybíjení kondenzátoru) • je doprovázen světelnými a zvukovými efekty a obrovskými teplotami (30000 K), • dochází k přeskoku jiskry, která může vypadat jako rozvětvující se jasně svítící kanálky, • příkladem je blesk (U=109 V, I=105 A, uvolněná energie až 360 MJ)

Koróna • trsovitý výboj, • vzniká v nehomogenním elektrickém poli okolo drátů, hrotů a hran s vysokým potenciálem, • způsobuje ztráty na vedeních vysokého napětí, může docházet k rušení rozhlasového a televizního signálu.

Doutnavý výboj • je viditelný, • probíhá ve výbojkách naplněných např. xenonem, sodíkem, rtuťovými parami, • za sníženého tlaku, při malých proudech (cca m. A), při nízkých teplotách, • je úsporným zdrojem světla, které je 5 krát intenzivnější než světlo klasických žárovek.

Katodové záření (paprsky) • nastává v katodové trubici při velmi nízkém tlaku (méně než 2 Pa) a obrovském napětí na elektrodách (cca 10 000 V), • jedná se to proud elektronů emitovaných katodou, • využití např. v televizních obrazovkách.

Použitá literatura: • Tarábek, Pavol. Odmaturuj z fyziky. 2. vydání. Brno: DIDAKTIS spol. s r. o. , 2006. ISBN 80 -7358 -058 -6. • Lepil, Oldřich. Fyzika pro gymnázia, Elektřina a magnetismus. Dotisk 5. vydání. Praha: Prometheus, spol. s r. o. , 2008. ISBN 978 -80 -7196 -202 -1.