Разряд Таунсенда. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Разряд Таунсенда - несамостоятельный и самостоятельный квазистационарный электрический разряд в газе при низких давлениях (~ неск. тор) и очень малых токах (<=10^-5 А). Электрич. поле в разрядном промежутке однородно или слабо неоднородно и не искажается пространственным зарядом, имеющим маленькую плотность. Назван по имени Дж. Таунсенда (J. Townsend), создавшего в 1900 его теорию. Согласно этой теории, электроны производят в газе ударную ионизацию, характеризуемую коэф. a - числом ионизации, к-рые создаёт один электрон на единице пути своего движения от катода к аноду. Образованные при этом ионы могут либо также ударной ионизацией создавать на единице пути своего движения к катоду b ионизации, либо при ударе о катод вырывать у электронов на каждый ион. Коэф. a, b и g наз. коэф. Таунсенда. Этими коэф. можно описывать разрядный ток. В случае плоских электродов, находящихся на расстоянии d друг от друга, и первичного тока i₀, создаваемого внеш. ионизатором, разрядный ток, определяемый указанными процессами, описывается след. ф-лами:

при наличии объёмной ионизации положит. ионами;

при вырывании положит. ионами электронов из катода;

Исследование элементарных процессов в разряде показало, что объёмной ионизацией положит. ионами можно пренебречь, поэтому реальной является только ф-ла (2). Л. Лёб (L. Loeb) предположил, что осн. процессом вырывания электронов из катода является фотоэффект ,вызванный фотонами, возникающими в разрядном промежутке. Ф-ла Лёба имеет вид

где Э-число фотонов, возникающих при прохождении электроном единицы пути; m-коэф. поглощения фотонов в газе; g - геометрический фактор ,определяющий число фотонов, идущих к катоду; h - число фотоэлектронов, приходящихся на один фотон, достигающий катода. Обозначая hgq/(a -m) = g, можно получить ф-лу, практически не отличающуюся от (2). Эта ф-ла обычно принимается для несамостоятельного разряда Таунсенда при его описании и анализе, включая при этом в коэф. у все процессы, приводящие к вырыванию электронов из катода.

Теория разряда Таунсенда позволяет объяснить переход несамостоятельного разряда в самостоятельный. Условием для этого перехода является равенство нулю знаменателя в любой из приведённых ф-л. Математически это означает, что ток в разряде стремится к бесконечности. Такой вывод получается потому, что исключено из рассмотрения время развития разряда. Реально переход несамостоятельного разряда в самостоятельный означает пробой, при к-ром ток разряда неограниченно возрастает, будучи ограничен лишь параметрами цепи. Физически равенство нулю знаменателя, или

означает, что взамен одного электрона, покидающего катод, в результате всех процессов в объёме и на поверхности катода появляется новый электрон. Условие (5) выполняется при определ. значениях коэф. Таунсенда, к-рые зависят от напряжённости поля и давления газа; согласно Таунсенду, коэф. а описывается ф-лой

Хотя анализ реальных элементарных процессов взаимодействия электронов с молекулами газа приводит к более строгому выражению для а, теория разряда Таунсенда, включая ф-лу (6), позволила обосновать Пашена закон, в частности, объяснить наличие минимума на кривой зависимости напряжения зажигания разряда от pd. Самостоятельный разряд Таунсенда наз. также тёмным разрядом.

Дальнейшее развитие теория разряда Таунсенда получила в работах В. Роговского (W. Rogowski), учитывающих образование объёмного заряда между электродами и временной ход развития разряда. При повышении тока разряда Таунсенда переходит в тлеющий разряд.

Литература по разряду Таунсенда

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.