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Nei gas rarefatti scarica

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  1. Sulla scarica nei gas rarefatti
  2. Uovo elettrico
  3. Area riservata
  4. La scarica nei gas

Scarica elettrica nei gas rarefatti. L'aria ed i gas in condizioni normali di pressione atmosferica sono pessimi conduttori di corrente elettrica. Ma a bassa. Lo studio del passaggio dell' elettricit`a in gas rarefatti inizi`o verso la met`a dell' Nei gas la legge di Ohm V = RI non `e verificata: il legame tra tensione e. nismo della scarica nei gas rarefatti. CoW ottenere, sotto opportune dcnsit/~ di corrente~ la spa- rizione quasi totale dello spettro secondario (dovuto indub-. Scariche elettriche nei gas. Per osservare il fenomeno della scarica elettrica in un gas, lo si racchiude in un tubo trasparente, fissando in tal modo il tipo di gas ( o.

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Cerca nel sito. Collegare la scala di Cross a un generatore di corrente Fornire corrente elettrica ai vari tubi e osservare le scariche elettriche. Si inizia ad osservare uno spazio di luminosità assai scarsa presso la regione catodica.

Fra la luce violacea che circonda il catodo e quella rossastra del tubo si nota uno spazio oscuro. Il catodo è sempre avvolto dalla guaina catodica che desta una tenue fluorescenza intorno al catodo. Scala di Cross 6 tubi a vuoto Generatore di corrente.

Aumentando ancora la rarefazione come al n. In generale in diversi di questi casi la colonna positiva è anche stratificata , cioè costituita da una successione di strati luminosi o oscuri.

La corrente nei gas. Nuove radiazioni.

Content in this page is licensed under a Creative Commons License. Per l'aria esso è di 5,65 mm. Hg per mm.

Per l'elio invece il minimo di A è, se il gas è purissimo, di soli volt, con un prodotto critico pd di 40 mm. Col crescere della distanza degli elettrodi, pur crescendo il potenziale di scarica A , il campo disruptivo diminuisce fortemente. Schumann Se gli elettrodi sono sfere o cilindri di raggio piccolo rispetto alla loro distanza, le cose cambiano notevolmente d'aspetto.

A parità di distanza e di pressione, il potenziale di scarica diminuisce col raggio di curvatura, ma d'altra parte cresce il campo disruptivo che si calcola ora, come valore massimo del gradiente, dalla differenza di potenziale nota e dalla distribuzione del campo data dalle leggi dell'elettrostatica. In funzione della distanza degli elettrodi, il campo disruptivo diminuisce inoltre, col crescere di questa, fino a un minimo, ma torna poi a crescere per avvicinarsi a un limite oltre il quale esso diventa indipendente dalla distanza.

Per tutti questi e per varî altri casi lo Schumann ha raccolto dati precisi e calcolato i campi disruptivi, soddisfacendo specialmente ai bisogni dell'elettrotecnica. Se i potenziali di scarica hanno da servire, come spesso avviene, per la misura di differenze di potenziale, i dati relativi devono riferirsi naturalmente a sfere di determinato raggio. Alcuni valori sono raccolti nella seguente tabella, che dà i potenziali di scarica in kV per due sfere eguali campo asimmetrico nell'aria a mm.

Tensioni dell'ordine di kV si misurano opportunamente con sfere di 37,5 cm. Il fatto che il campo disruptivo taluni parlano di rigidità dielettrica non muti più, oltre un certo valore della distanza degli elettrodi, dimostra che il processo di ionizzazione si svolge, quando gli elettrodi sono fortemente curvi, soltanto in uno spazio limitato in vicinanza degli stessi, dove il campo è più intenso.

Nel rimanente intervallo si ha solo una corrente di trasporto convettivo. Fra punta e piano è sempre la punta che funge, per la medesima ragione, da elettrodo di scarica. Lo spazio di scarica intorno all'elettrodo attivo crescerà evidentemente col diminuire della sua curvatura.

La scarica di punte è usata a scopo scientifico nel conta - elettroni di H. Geiger fig.

Tra questa e il cilindro si stabilisce una conveniente differenza di potenziale qualche migliaio di volt , di poco inferiore a quella necessaria al passaggio della scarica. Gli arrivi successivi possono essere quindi contati, se il semplicissimo strumento è collegato con un elettrometro o un galvanometro, che indichi il passaggio della scarica.

L'effetto corona, il fenomeno luminoso che si osserva sui fili delle condutture d'alta tensione, appartiene pure alla specie di scarica che ora abbiamo considerato.

Nell'effetto corona mancano quasi del tutto fenomeni di polarità ; il campo, per cui si produce l'effetto, è lo stesso per i fili di opposto segno.

Sulla scarica nei gas rarefatti

Le condizioni di Townsend diventano in questo caso condizioni di Schumann ;. Per un campo omogeneo le due condizioni diventano. Si deve ammettere che si verifichi questo ultimo caso nel pennacchio e nella scintilla, dove per la forte densità di corrente deve subentrare, subito dopo l'inizio della scarica, l'influenza delle cariche spaziali.

Questo fenomeno si manifesta del pari nelle scariche lambenti le superficie dei dielettrici. Per la determinazione del campo disruptivo fra elettrodi variamente conformati sfere, cilindri, ecc.

Pochettino e G. La natura del materiale di cui è costituito il catodo, come pure lo stato della superficie di questo elettrodo E. Dubois cominciano inoltre a influire fortemente sulla scarica elettrica, quando il gas è rarefatto. L'estrazione di elettroni dal catodo per parte degli ioni positivi si afferma in questo caso come un fenomeno di essenziale importanza per la scarica elettrica.

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E in queste condizioni si manifesta la scarica a bagliore. La scarica a bagliore. Questa funzione ha nel neon, secondo determinazioni di F. Penning, per ioni di volt, il valore o,,6, per ioni di volt il valore 0,,14, per ioni di 0 volt il valore limite di 0, L'influenza fondamentale delle cariche spaziali nella scarica a bagliore si rivela nella distribuzione particolare dei caratteristici strati luminosi, già descritti e in quella del potenziale lungo l'asse del tubo da scarica. OA rappresenta uno spazio oscuro molto stretto spazio oscuro di Aston , che in certi gas elio, neon e idrogeno si è osservato al limite fra il catodo e la prima luce negativa ILN rossa nell'elio, rosa nell'aria, gialla nel neon.

OC è lo spazio oscuro catodico , oscuro più che altro per contrasto, ma non privo del tutto di luminosità violetto nell'aria, verde smeraldo nell'elio, rosso cupo nel neon.

FB rappresenta il fronte catodico del bagliore , che del pari si stacca nettamente dalla regione oscura vicina soltanto per un effetto fisiologico. Infatti l'esame spettroscopico rivela, per ogni singola radiazione emessa, un distacco molto meno marcato e per di più un'estensione diversa dello spazio oscuro; sicché il fronte catodico del bagliore presenta una sua particolare struttura fine , in quanto si constatano delle radiazioni di eccitazione tanto minore quanto più si procede verso l'interno del bagliore.

Il bagliore B , che si estende verso lo spazio oscuro di Faraday OF non ha invece dalla parte anodica un fronte marcato. La luce sfuma nello spazio oscuro gradualmente. Le cosiddette aureole sono dovute alla diversa lunghezza che ha il bagliore per le varie radiazioni luminose emesse.

Il bagliore è azzurro nell'aria e nell'azoto, bianco giallastro nell'ossigeno, rosa azzurrognolo nell'idrogeno, verde pallido nell'elio, rosso aranciato nel neon.

Queste colorazioni variano molto del resto con la purezza del gas e con la natura delle impurità.

Uovo elettrico

La luce anodica LP costituisce in generale una pellicola luminosa poco estesa che riveste la superficie dell'elettrodo, separata solo talvolta da esso da uno spazio oscuro sottilissimo. Nel neon essa forma in certi casi una mezza sferula. La luce positiva è rossa nell'aria e nell'azoto, quasi bianca nell'idrogeno, gialla o rossa sferula nel neon.

Diremo più innanzi della colonna positiva, che, pur essendone il fenomeno luminoso più appariscente, non è affatto una regione essenziale nella scarica a bagliore.

L'importanza invece fondamentale delle regioni catodiche si prova facilmente con un tubo da scarica, che abbia gli elettrodi mobili. Spostando il catodo verso l'anodo fig. La colonna positiva, all'opposto, rientra nell'anodo in modo da distare sempre ugualmente col suo fronte catodico dall'elettrodo negativo. Spostando l'anodo fig. Le due luci negative sono interdipendenti, come lo richiede anche la teoria; l'esistenza dell'una è condizione necessaria per l'esistenza dell'altra.

Lo si prova facilmente interponendo fra la prima luce negativa e il bagliore un piccolo schermo.

Esso impedisce la formazione di ambedue le luci nella zona corrispondente all'estensione dell'ostacolo. Inoltre le luci negative si sviluppano sempre parallelamente alla superficie del catodo, sicché il fronte catodico del bagliore riproduce la forma del catodo, qualunque essa sia. Che la posizione dell'anodo non abbia influenza, lo si prova con un catodo girevole.

Le luci negative seguono il moto del catodo, rimanendo sempre a esso parallele. Si ha, come si vede, in immediata vicinanza del catodo, una caduta di potenziale fortissima, caduta di potenziale catodica. La caduta anodica è molto minore. Si vede inoltre come la scarica a bagliore deformi il campo in modo notevolissimo. Forti cariche spaziali positive debbbono sussistere davanti al catodo, in modo da intensificare fortemente il campo nelle sue immediate vicinanze e indebolire invece il campo nel rimanente dello spazio percorso dalla scarica.

Per la stessa ragione devono presentarsi cariche spaziali negative, sebbene con densità minore, davanti all'anodo, per produrre la caduta di potenziale anodica. Gli elettroni che arrivano all'anodo determinano naturalmente il formarsi di questa carica spaziaie, come la prevalenza di ioni positivi lenti intorno al fronte catodico del bagliore, dove più intensa è la ionizzazione per urto da parte degli elettroni sorgente dei raggi canali , forma la carica spaziale positiva davanti al catodo.

La caduta catodica in regime normale della scarica a bagliore è una quantità fissa, che non dipende se non dalla natura chimica dell'elettrodo e del gas, ma è indipendente dalla pressione e dall'intensità della corrente. Diamo alcuni valori in volt per vari metalli e gas:. L'uso di catodi incandescenti è per questo frequentissimo tubi Coolidge per raggi X: v.

Oltre alla caduta catodica è costante, in regime normale, anche la densità della corrente al catodo. Il bagliore ricopre cioè il catodo soltanto per una parte proporzionale all'intensità della corrente che passa Legge di Hehl - Wilson. Questa legge vale anche quando la corrente varia con rapidità non troppo grande e ha condotto a un'applicazione per l'esame delle correnti variabili di piccola frequenza: l' oscillografo a bagliore E.

Gehrcke, E. Ruhmer ; un tubo da scarica con elettrodi filiformi, l'uno dei quali, a seconda del senso della corrente, si ricopre di una guaina luminosa di lunghezza proporzionale all'intensità.

Si osserva l'immagine in uno specchio rotante.

La costante a è dell'ordine di qualche decimo nel neon di qualche centesimo , la b varia da 1 a 2, se si misura la densità in Milliampère per cm 2. Si tratta, come ordine di grandezza, sempre di densità di decimi di Milliamp.

La densità normale cresce con il raggio di curvatura del catodo. La lunghezza dello spazio oscuro catodico è anch'essa, in regime normale, praticamente indipendente dall'intensità di corrente.

Güntherschulze dà per la costante i seguenti valori:. Per l'idrogeno si ha, secondo questa tabella, una lunghezza dello spazio oscuro in liberi cammini medî degli ioni l i e degli elettroni l e : 2,6 l e e rispettivamente 14,4 l i su catodo d'Al; e 3,3 l e e rispettivamente 18,6 l i su catodo di Fe.

Condizioni di regime anomalo subentrano per la scarica a bagliore soltanto quando l'intensità cresce tanto che il bagliore ricopra tutto il catodo.

Allora la densità di corrente cresce oltre il suo valore normale e lo stesso avviene della caduta catodica, che segue per forti intensità di corrente la legge di W.

La lunghezza dello spazio oscuro catodico diminuisce in corrispondenza di questo aumento della caduta catodica. Nel caso opposto invece, quando l'intensità diventa tanto piccola che solo una minima porzione del catodo risulta ancora ricoperta dal bagliore, si ha una diminuzione della densità della corrente catodica sotto il valore normale, un aumento della caduta catodica e un allargamento dello spazio oscuro regime subnormale A. In condizioni analoghe si osserva nel neon che il bagliore si fonde con lo spazio oscuro formando una luminosità finemente stratificata parallelamente all'elettrodo strati negativi , G.

Holst e E. Oosterhuis, F. La scarica a bagliore comincia in queste condizioni subnormali a degenerare nella corrente di Townsend; le cariche spaziali diminuiscono d'importanza. I tre rami della caratteristica statica della scarica a bagliore fig.

Naturalmente anche le altre regioni luminose od oscure della scarica variano con l'intensità della corrente e con la pressione; s'espandono, in particolare, col diminuire di quest'ultima.

La luce anodica sembra seguire una legge analoga a quella di N. La caduta anodica normale s'identifica col potenziale di ionizzazione del gas e tende, per forti intensità di corrente, diventando anomala, al minimo valore del potenziale d'eccitazione. Al catodo, per forti intensità di corrente si manifesta, in modo molto sensibile, la polverizzazione catodica , il distacco cioè di atomi neutri dal metallo sotto l'urto degli ioni positivi: una specie di evaporazione, per cui questi atomi, mricandosi successivamente, vengono respinti verso l'anodo e verso le pareti, che rivestono d'uno specchio del metallo polverizzato.

Area riservata

Mancando la colonna positiva recipienti larghi il corpo della scarica rimane oscuro ed è percorso da una pura corrente convettiva di trasporto. Il gradiente di potenziale è costante. Si ha, sulla lunghezza l A. Se invece, a pareti ristrette, si presenta la colonna positiva non stratificata il gradiente, pur rimanendo costante fig.

Inoltre si ha per effetto delle cariche spaziali positive un gradiente radiale verso le pareti, le quali possono presentare una differenza di potenziale di pareechi volt rispetto all'asse.

Il gradiente radiale è dovuto alla distribuzione delle cariche spaziali positive con simmetria cilindrica intorno all'asse del tubo. A forte intensità di corrente arco, arco a vapori di mercurio la colonna positiva si contrae verso l'asse. Il colore è rosso nell'azoto, rosa nell'idrogeno, violetto-rosa nell'elio, rosso sangue nel neon.

La scarica nei gas

Se con questo si trovano tracce di vapori di Hg, è la luce del mercurio che si eccita, perché il potenziale di ionizzazione del mercurio è, come si è visto, molto minore di quello del neon.

La colonna è in questo caso violetta. La colonna positiva in tubi capillari è utilizzata per la sua intensità luminosa nei tubi di J. Plücker, che servono per l'analisi spettroscopica. La colonna positiva presenta radiazioni di livello d'eccitazione minore che non il bagliore. Una sintesi visiva dei fenomeni in un tubo a scarica alle varie pressioni. In realtà, i livelli esatti di pressione a cui si verificano questi fenomeni dipendono dalla tensione applicata al tubo.

Infatti, le variabili principali che influenzano la scarica nei gas e le caratteristiche del plasma prodotto sono quattro: differenza di potenziale, distanza tra gli elettrodi, tipo di gas utilizzato e la sua pressione. Lo vedremo nelle righe che seguono. La conduzione elettrica in un gas richiede dei portatori di carica, che possono essere elettroni o ioni. I portatori di carica provengono dalla ionizzazione di alcune molecole di gas. Si noti che arco e scintilla spark sono la stessa cosa, ma la scintilla rimane per un tempo molto piccolo; quando invece rimane continuamente per molto tempo, allora è conosciuta come arco.

La scarica elettrica nel gas ha tre regioni, con caratteristiche distinte di corrente-tensione. In una scarica oscura , il gas viene ionizzato per cui i portatori di carica vengono generati da una fonte di radiazioni come la luce ultravioletta o i raggi cosmici. Quando il campo elettrico aumenta abbastanza da provocare la ionizzazione, inizia la scarica di Townsend.

In tale regime, la corrente aumenta di nove ordini di grandezza — da femtoampere a microampere — con poco ulteriore aumento di tensione. La caratteristica tensione-corrente si avvicina alla tensione di scarica e il bagliore diventa visibile.

Nella scarica a bagliore, la tensione sugli elettrodi diminuisce improvvisamente e la corrente aumenta fino a raggiungere il range di milliampere. Quando si sviluppa una scarica di bagliore, il campo elettrico viene considerevolmente modificato dalla presenza di ioni positivi: il campo è concentrato vicino al catodo.

La scarica a bagliore inizia come un normale bagliore.


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