1. Elektromos vezetés légköri nyomáson

    2. Fénycsövekben, higanygőzlámpákban, villanólámpákban a vezetés gázokon keresztül megy végbe.
    A gázokon keresztül létrejövő áramvezetést gázkisülésnek nevezzük.

    A gázokban az áramvezetés kétféleképpen valósulhat meg:

    1. Önállótlan vagy gerjesztett vezetés

      2. Ilyenkor a vezetés csak külső hatásra jön létre. Két lehetőség van, hogy a gerjesztett vezetés létrejöjjön:
      1.) A gázok általában szigetelők, de pl. melegítés, röntgensugárzás vagy radioaktív sugársás hatására vezetővé tehetők.

      • A felsorolt esetekben a felvett energia hatására a molekulák ionizálódnak.
      • A molekulákból elektronok szakadnak le, és kapcsolódnak más molekulákhoz.
      • Így pozitív és negatív ionok alakulnak ki a gázban. A jelenség neve: ionizáció.
      • Az ionok kialakulása miatt a gáz vezetővé válik.
      • Tapasztalat szerint a gáz így csak addig vezet, amíg az ionizáló hatás tart. Ha az ionizáló hatás megszűnik, akkor az ionok rekombinálódnak.
      • Az ionizáció és a rekombináció egymással ellentétes folyamat. Amíg van ionizáló hatás, addig az ionizáció van túlsúlyban.

       

      2.) A gáz vezetővé tehető úgy is, hogy kívülről juttatunk be töltéshordozókat a gáztérbe. Ez történik, ha pl. olajcseppet porlasztunk levegőbe. A porlasztás következtében a cseppeknek töltése lesz, ami lehetővé teszi már az adott térben a vezetést.

    2. Önálló vezetés légköri nyomású gázokban

      3. A gázok normális körülmények között szigetelők, de kevés töltéshordozó mindig van bennük. Ezek a töltéshordozók a talajban, levegőben elenyésző mennyiségben jelenlévő radioaktív anyagok sugárzása során, valamint a kozmikus sugárzás során keletkeznek. (1cm3 levegőben kb. 3 ∙ 1019 db molekula és 12  db ionpár van.)

      Ez a kevés ion elegendő ahhoz, hogy nagy potenciálkülönbség hatására meginduljon az ionizációs folyamat.

      • A potenciálkülönbség hatására az ionok gyorsulnak, mozgási energiájuk nő.
      • A molekuláknak ütközve energiájukat átadják a molekulának.
      • Ha ez az energia elegendő a kovalens kötés felszakításához, akkor létrejönnek az ionok.

      Önálló vezetést figyelhetünk meg az ívfényben, a villámban, nagyfeszültségű távvezetékek környékén.

    3. Az önálló vezetés fajtái
      1. Szikrakisülés
        • Ha két elektróda között nagy a potenciálkülönbség, akkor az elektródákról vakító, szétágazó nyalábok indulnak ki.
        • Ha a feszültség nagy, akkor a nyalábok találkozhatnak.
        • Ilyenkor fény, hő és hang formájában szikrakisülés jön létre.

        A szikrakisülés kialakulásának két oka is van:

        1. A nagy térerő hatására a levegőben lévő ionok gyorsulnak, nekiütköznek a molekuláknak és ionizálják azokat. Kialakul a vezetési csatorna.
        2. A nagy térerő a levegőben lévő molekulákat polarizálja, azok nekiütköznek az elektródáknak, és töltést vesznek fel. Ezt kövezően nagy kezdősebességgel elhagyják az elektróda felszínét, mivel töltésük azonos az elektróda töltésével. A nagy mozgási energiájuk miatt a levegőben lévő molekulákat ionizálják, és így kialakul a vezetési csatorna.

      2. Korona és csúcskisülés

        3. A koronakisülés részleges kisülés, tehát nem terjed ki a két elektróda közötti teljes távolságra. Főleg erősen inhomogén térben, nagy térerősségű elektromos térrel körülvett csúcsok közelében alakul ki. A koronakisülés név többféle fizikai folyamat gyűjtő elnevezése.


        Koronakisülés akkor alakul ki, ha egy csúcsban végződő vezető közelében az elektromos térerősség olyan nagy, hogy hatására a gázban jelen lévő kisszámú töltéshordozók akkora mozgási energiára tesznek szert, hogy semleges molekulába ütközve, ionizációt idéznek elő. Az így keletkezett szabad elektronok újabb semleges részecskékkel ütközve további elektronokat szabadítanak fel ionizáció révén, és így kialakul az elektronlavina.
        A csúcs közelében tehát töltéshordozókból álló vezető csatorna alakul ki. A vezető csatorna nem terjed ki a másik elektródáig, mert a csúcstól távolodva az elektromos térerősség egyre kisebb, végül nem következik be az ütközésekkor ionizáció. A koronakisülést a csúcshatáshoz hasonlóan elektromos szél kíséri.

        Nagyfeszültségű távvezetékek kis lekerekítési sugarú vezetéksodronyai felületén a környező levegő állapotától függően kisebb-nagyobb mértékben mindig létrejön koronakisülés. Ez a töltések elvándorlását jelenti a távvezetékről, ami veszteségi áramot képez a környezet felé. A nagyfeszültségű, alaphálózati vezetékek közelében ez a veszteség olyan mértékű, hogy intézkedéseket tesznek a csökkentése érdekében.
      3. Ívkisülés

        4. Ívkisülést valósíthatunk meg, ha kb. 50 V egyenfeszültségre úgy kapcsolunk egy grafit rudat és egy fémlemezt, hogy a grafitot a katódra, a fémlemezt az anódra kötjük.
        Ha a grafitot a fémlaphoz érintjük, akkor az átmeneti ellenállás felizzítja a grafitot. Ha az izzó grafitot távolítjuk a lemez felületétől, akkor a lemez és a grafit között fényes ív húzódik.

        A jelenség azzal magyarázható, hogy az izzó grafitból elektronok lépnek ki, amelyek a levegőben lévő molekulákat ionizálják. Így kialakul a vezetési csatorna.
  2. Önálló vezetés ritkított gázokban

    3. Fénycsövekben, reklámcsövekben ritkított gázon keresztül jön létre önálló vezetés.

    Ha csökkentett nyomású gázokban fényjelenség kíséretében jön létre az áramvezetés, akkor ködfénykisülésről beszélünk.

    • Ködfénykisülés jelensége bemutatható olyan üvegcsővel, amely légszivattyúval van összeköttetésben. Így lehet a nyomást csökkenteni a csőben. 
    • Bemutatásra alkalmas egy kb. 0,5 m hosszú, néhány centiméter átmérőjű cső.
    • A cső két végébe elektródákat kell forrasztani.
    • Az elektródákra nagyfeszültséget, kb. 10000 V-ot kell kapcsolni.

    Észlelt jelenségek

    • Normál nyomáson a csőben nincs áramvezetés.
    • 5-6 kPa nyomáson vékony fonálszerű csík jelenik meg a csőben, és néhány mA áramerősséget mérünk az áramkörben.
    • A nyomás csökkenésével a fénycsík szélesedik, és az áramerősség nő.
    • 1 kPa nyomáson a fényoszlopban sötétebb és világosabb sávok figyelhetők meg.
    • 0,1 kPa nyomáson a legnagyobb a rétegződés.
    • A nyomás további csökkentésekor a fényjelenség a fényjelenség is és az áramerősség is megszűnik.
    • 10 Pa nyomáson a kisülési cső belseje sötét, de a katóddal szemközti fal zöldes fénnyel világít. Ez már a katódsugárzás, amely elektronokból álló sugárzás.

    A ködfénykisülés mechanizmusa

    • Alacsony nyomású gázokban is mindig található néhány pozitív töltésű ion. Ezek a nagy térerő miatt akadály nélkül gyorsulhatnak a katód felé.
    • A katódba ütközve energiájukat átadják annak. Ennek köszönhetően a katódból elektronok lépnek ki.
    • A katódból kilépő elektronok a sötét katódtérben gyorsulnak. Így mozgási energiájuk jelentősen megnő.
    • A negatív fény tartományban a nagy energiájú elektronok a molekuláknak ütközve ionizálják azokat. Ekkor pozitív ionok és elektronok keletkeznek. Az ütközés miatt az elektronok gerjesztett állapotban vannak a molekulákban. Ennek köszönhető a fényjelenség.
    • A negatív fényben az elektronok az ütközés során veszítenek az energiájukból.
    • A Faraday-féle sötét térben az elektronok ismét gyorsulnak.
    • A pozitív fény tartományban az ütközések során újabb ionizáció játszódik le.
    • Az anódba csapódó nagy energiájú elektronok az anód izzását is előidézhetik.