Физика для углубленного изучения 3. Строение и свойства вещества [Е. И. Бутиков] (pdf) читать постранично, страница - 58

приложенного
напряжения U (или от напряженности поля Е).
Два предельных случая видны непосредственно.
Закон Ома. При низком напряжении, когда / —*>(), в уравнении (9)
можно пренебречь вторым слагаемым в правой части, после чего по­
лучаем п =
Из формулы (7) при этом имеем

j=e Vf(*e +

(10>

Плотность тока j пропорциональна напряженности приложенного
электрического поля. Таким образом, для несамостоятельного газо­
вого разряда в слабых электрических полях выполняется закон Ома.
Ток насыщения. При низкой концентрации п электронов и ионов в
уравнении (9) можно пренебречь первым (квадратичным по п) слага­
емым в правой части. В этом приближении вектор плотности тока на­
правлен вдоль напряженности электрического поля, а его модуль
j = qel
(11)
не зависит от приложенного напряжения. Этот результат справед­
лив для сильных электрических полей. В этом случае говорят о токе
насыщения.
Оба рассмотренных предельных случая можно исследовать и не
обращаясь к уравнению (9). Однако таким путем нельзя просле­
дить, как при увеличении напряжения происходит переход от зако­
на Ома к нелинейной зависимости тока от напряжения.
В первом предельном случае, когда ток очень мал, основной
механизм удаления электронов и ионов из области разряда — это
рекомбинация. Поэтому для стационарной концентрации п можно
воспользоваться выражением (2), что при учете (7) немедленно
дает формулу (10). Во втором предельном случае, наоборот, пренебрегается рекомбинацией. В сильном электрическом поле элект­
роны и ионы не успевают сколько-нибудь заметно рекомбиниро­
вать за время пролета от одного электрода до другого, если кон­
центрация их достаточно мала. Тогда все образуемые внешним
источником электроны и ионы достигают электродов и полная
плотность тока равна qel. Она пропорциональна длине I ионизаци­
онной камеры, поскольку полное число производимых ионизатором
электронов и ионов пропорционально I.
Экспериментальное изучение газового разряда. Выводы теории
несамостоятельного газового разряда подтверждаются эксперимента­
ми. Для исследования разряда в газе удобно использовать стеклян­
ную трубку с двумя металлическими электродами. Электрическая
схема такой установки показана на рис. 102. Подвижности электро­

260

VI. АТОМЫ И ИЗЛУЧЕНИЕ

нов и ионов сильно зависят от давления газа (обратно пропорцио­
нально давлению), поэтому опыты удобно проводить при понижен­
ном давлении.
На рис. 103 представлена зависимость силы тока I в трубке от
приложенного к электродам трубки напряжения U. Ионизацию в
трубке можно создать, например, рентгеновскими или ультрафио­
летовыми лучами либо с помощью слабого радиоактивного препа­
рата. Существенно только, чтобы внешний источник ионов оста-

£h

Рис. 102. Схема установки для
изучения газового разряда

Рис. 103. Экспериментальная вольт-амперная характеристика газового разряда

вался неизменным (