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SCARICA BAGLIORE NEO GAS RAREFATTI


    Contents
  1. Tubo rettilineo per la scarica nei gas
  2. Intensità di correnti elettriche nei gas - ultima parte
  3. Studio della scarica elettrica in un gas
  4. Studio della scarica elettrica in un gas - ESPERIMENTANDA

I fenomeni connessi con lo scarica di elettricità attraverso i gas rarefatti furono è la tensione di scarica in aria e nei gas, e come avviene la scarica nei gas alle potete leggere il mio articolo Esperimenti sulla scarica a bagliore in un gas. Tubo rettilineo a scarica nei gas. Nell`inventario D del col n° è descritto come “tubo universale per esperienze con scariche nei gas rarefatti”. il bagliore negativo circonda il catodo e il vetro del tubo mostra una. 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 miscela di gas) e la. Scarica elettrica nei gas rarefatti. L'aria ed positiva scompare e rimane solo il bagliore negativo per scomparire a partire dalla pressione di circa 0, mbar. Scarica nei gas a pressione atmosferica - Il passaggio di corrente elettrica in un Scarica nei gas rarefatti - Le scariche nei gas rarefatti avvengono in tubi di vetro Le emissioni luminose nelle scariche a bagliore, hanno uno spettro di.

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Se questo corpo è anch'esso un conduttore, metallico o elettrolitico, oppure un gas ionizzato da un ionizzatore secondario v. È a questo fenomeno che si dà, in senso più ristretto, ma secondo l'uso generale, il nome di scarica elettrica.

Di solito sono i gas quei corpi in cui si producono più di frequente le scariche elettriche, ma avviene anche ch'esse si manifestino, per forti differenze di potenziale, nei dielettrici liquidi e solidi, facendo spruzzare o vaporizzare i primi, rompendo o perforando i secondi.

Si parla in questo caso di scariche elettriche continue. Tra i fenomeni che accompagnano le scariche elettriche, i più noti sono i fenomeni luminosi. Ma le grandi scoperte scientifiche della fine del secolo passato e del principio del nostro, i lavori di Augusto Righi in Italia, quelli, fondamentali per le scariche elettriche, di J. Thomson in Inghilterra e di J.

Notevolmente diversa si presenta la s. In questo caso, per studiare la s.

Facendo decrescere progressivamente la pressione del gas, le scintille diventano via via a contorno meno netto sino a formare una specie di cordone luminoso fig.

Diminuendo ancora la pressione, la colonna positiva fig. Abbassando la pressione al disotto di qualche decimo di millibar, la colonna positiva fig.

Tubo rettilineo per la scarica nei gas

In tali condizioni compare una tipica fluorescenza verde sulla parete del tubo, dovuta a raggi catodici, cioè a elettroni emessi dal catodo; a questo tipo di s. La corrente di s. Una scintilla o un arco elettrico in aria richiedono una tensione molto elevata.

Paschen ha studiato la tensione di scarica di vari gas tra piastre metalliche parallele al variare della pressione del gas e della distanza inter-elettrodi. Per un dato gas, la tensione di scarica è una funzione solo del prodotto pd della pressione e della distanza. Invece, con una pressione costante, la tensione necessaria per provocare un arco si riduceva quando la distanza si riduceva, ma solo fino a un certo punto.

Via via che la distanza veniva ulteriormente ridotta, la tensione necessaria per provocare un arco cominciava a salire e ad un certo punto superava di nuovo il suo valore originale. Se siete interessati a conoscerla, e ad approfondire il discorso della dipendenza della tensione di scarica dai vari parametri — oppure a fare misurazioni sperimentali in tal senso — potete leggere il mio articolo Esperimenti sulla scarica a bagliore in un gas.

La curva di Paschen per alcuni gas puri. Per aria in condizioni standard di temperatura e pressione STP , la tensione necessaria per generare un scarica ad arco alla distanza di 1 metro è di circa 3,4 MV milioni di volt. Il cammino libero medio di una molecola in un gas è la distanza media tra le sue collisioni con altre molecole. Questo cammino è inversamente proporzionale alla pressione del gas. Cammino libero medio in cm degli elettroni in argon alle varie pressioni.

Le perdite di energia dovute a un numero maggiore di collisioni richiedono pertanto tensioni maggiori affinché gli elettroni accumulino energia sufficiente per ionizzare molte molecole di gas, il che è necessario per produrre una scarica a valanga. Questo spiega perché la tensione di scarica cresce sul lato destro del minimo di Paschen.

Sul lato sinistro del minimo di Paschen, invece, il prodotto pd è piccolo. In questo caso, gli elettroni potrebbero guadagnare molta energia, ma hanno meno collisioni ionizzanti perché le molecole di gas ionizzabili sono in minor numero. 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. 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.

Intensità di correnti elettriche nei gas - ultima parte

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. 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.

Studio della scarica elettrica in un gas

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. Al suo fronte catodico la struttura fine segue una regola opposta a quella del fronte del bagliore.

Guarda questo: MODULO ANF DA SCARICA

La colonna positiva è deviata da un campo magnetico; oltre che direttamente, lo si dimostra molto bene con l'esperienza seguente. Il catodo fig. Lungo lo stesso asse, ma a notevole distanza dall'estremità dell'espansione polare, si trova l'anodo. Azioni varie del campo magnetico sulla scarica a bagliore sono state inoltre osservate da A. Righi, T. Collodi, R. Holm, ecc. Il riscaldamento produce pure fenomeni diversi P. Cardani, L. Amaduzzi, ecc.

Una delle più interessanti manifestazioni della scarica a bagliore è la colonna positiva stratificata. In quest'ultimo due specie diverse e cioè strati azzurri di piccolo spessore e ampî strati rossi.

Inoltre spesso si osserva la suddivisione di ciascun strato in due, formanti uno strato doppio. Negli altri gas sembra preponderante l'azione delle impurità sulla formazione degli strati, tanto che in gas purissimi essi si possono difficilmente produrre.

A ogni modo la formazione degli strati è limitata a determinati intervalli della pressione e dell'intensità di corrente, intervalli che dipendono dalle dimensioni trasversali del tubo. Inoltre la forma degli strati è varia. Ogni strato è a ogni modo ben limitato nella parte rivolta verso il catodo, che è convessa.

Studio della scarica elettrica in un gas - ESPERIMENTANDA

Lo strato va sfumando invece verso la parte anodica, nello spazio oscuro che precede il successivo. Varî aspetti delle stratificazioni sono riprodotti nella fig. Vale in generale per lo spessore l degli strati la legge di E.

Goldstein: con la costante è 0,53 per gli strati azzurri dell'idrogeno, e 0,32 per l'azoto. Essi si allungano col crescere della pressione. L'esponente m è minore di 1. Lo spessore degli strati cresce lievemente col raggio del tubo.

Il gradiente elettrico nell'interno d'uno strato cresce rapidissimamente fino a un massimo alla fronte catodica e poi decresce entro lo strato e il successivo spazio oscuro fino a raggiungere un minimo poco prima che s'inizî il nuovo strato fig. Periodicamente si ripete dunque fra gli strati successivi una certa differenza di potenziale. Questa differenza di potenziale di ciascuno strato diminuisce col crescere dell'intensità di corrente e tende a eguagliare il potenziale di ionizzazione del gas.

Alla periodicità del gradiente lungo la serie di strati corrisponde una periodicità delle cariche spaziali, positiva al fronte catodico dello strato, negativa dalla parte opposta. Si tratta di condizioni ben particolari che dànno modo agli strati di formarsi e mantenersi fissi in regime stazionario.

Essi si possono osservare allora soltanto con lo specchio rotante, perché dotati di moto rapidissimo, quasi sempre dall'anodo verso il catodo, benché non siano all'apparenza diversi da quelli fissi. Specialmente bene si. La velocità di movimento è paragonabile con quella del suono e cresce col diminuire della sezione del tubo. Talvolta la velocità di movimento è costante; più spesso essa varia periodicamente e per certi valori dell'intensità si riesce a fermare gli strati e a ottenere la colonna positiva stratificata.

L'osservazione diretta non permette in generale di riconoscere l'esistenza degli strati in moto e la colonna positiva apparisce non diversa da quella che si suol chiamare non stratificata. Bellissime esperienze sono dovute al Righi, che ha potuto ottenere con la scarica di potenti condensatori masse luminose in moto lentissimo dall'anodo al catodo, fenomeno avente una certa analogia col fulmine globulare di Arago.

Nello sviluppo toepleriano della scintilla si hanno pure porzioni di eolonna positiva in moto fra l'uno e l'altro elettrodo.

Scariche senza elettrodi. I fenomeni più noti sono quelli della scarica anulare, che si ottiene in un tubo, generalmente sferico, intorno al quale sono avvolte secondo un cerchio massimo alcune spire percorse dalla corrente d'alta frequenza. Nell'interno del tubo si forma allora, quando la pressione raggiunge un certo valore qualche decimo di mm. Col diminuire della pressione l'anello si espande verso il centro fino a rinchiudersi, mentre in pari tempo la luminosità si espande sempre più nel tubo e s'indebolisce sino a scomparire.

Il colore cambia del pari eon la pressione e col crescere dell'intensità dell'eccitazione, nel senso medesimo con cui varia lo spettro d'emissione provocato dai raggi catodici, al crescere della loro velocità. Talvolta si ha questa variazione di colore dall'esterno verso l'interno dell'anello luminoso. Nel caso della scarica anulare si tratta di azioni elettromagnetiche. Azioni elettrostatiche si hanno applicando a un tubo due elettrodi esterni, che formano le armature di un condensatore.

Anche in questo caso si eccitano con campi d'alta frequenza N. Tesla delle luci che sono talvolta stratificate. I fenomeni transitorî delle scariche elettriche. Il potenziale dev'essere in generale un po' maggiore e anche allora la scarica avviene appena dopo un certo tempo ritardo di scarica. Il potenziale statico d'accensione risulta definito da quel valore della differenza di potenziale agli elettrodi per cui il ritardo di scarica è infinitamente grande. Quello che avviene dopo l'accensione dipende dalle condizioni nel tubo da scarica e dal modo in cui si svolge l'alimentazione.

A ogni modo si ha sempre in condizioni normali da principio la fase di Townsend e poi appena il passaggio ad altre fasi più forti, in una delle quali la scarica o si stabilizza o è costretta a estinguersi. I varî casi possibili si possono ricavare dal diagramma della fig. La linea 1 rappresenta l'accensione di una scarica a bagliore B , durante la quale si presenta dapprima la fase di Townsend T , per cui il tubo s'illumina al primo istante, anche nella regione interna; poi col rapido formarsi delle cariche spaziali si ha il passaggio alla fase a bagliore campo B , mentre il corpo della scarica s'oscura e rimangono soltanto le luci agli elettrodi.

Infine la fase a bagliore si stabilizza nelle condizioni di regime a un potenziale ben minore di quello d'accensione. Essa si estingue allora per mancanza d'alimentazione sufficiente, mentre le cariche spaziali caratteristiche della scarica a bagliore sussistono ancora per la ionizzazione residua.

L'intensità della corrente che attraversa il gas decresce quindi rapidamente e le cariche spaziali scompaiono. La linea 3 corrisponde a un fenomeno analogo, ma nel quale la grande rapidità con cui avvengono le variazioni di potenziale capacità piccola , consente la riaccensione della scarica mentre ancora la deformazione del campo, prodotta dal bagliore nella scarica precedente, non è del tutto scomparsa. Corrispondentemente il potenziale d'accensione è più basso e la corrente non risulta mai nulla scarica discontinua di 2a specie.

Valle la deformazione prodotta dalle cariche spaziali. Si possono naturalmente ottenere anche delle vere e proprie scariche oscillanti, se il circuito di cui fa parte il tubo da scarica è capace di oscillare. Kaufmann, W. Dällenbach , che determina il prodursi e il mantenersi delle oscillazioni. La scintilla vera e propria è anch'essa un fenomeno transitorio, il passaggio brusco rapidissimo, secondi e meno, W.

Ragowski dalla fase di Townsend al bagliore e, se le quantità di elettricità messe in giuoco sono notevoli, anche all'arco; seguita dalla non meno brusca estinzione. Il periodo proprio del fenomeno è quello del circuito oscillante. Utilizzazione pratica delle scariche elettriche. Applicazioni del particolare comportamento di una scarica elettrica come conduttore. Applicazioni a scopo d'illuminazione. Applicazioni chimiche e termiche.

Altre applicazioni. Usati industrialmente sono i raddrizzatori a vapori di mercurio; nella pratica radiotecnica i raddrizzatori a gas nobile rarefatto, con anodo filiforme e catodo cilindrico scarica impedita, in senso contrario, dalla caduta catodica anomala o catodo rivestito di metalli alcalini o alcalino-terrosi che abbassano la caduta catodica di fronte ad anodo di metallo pesante con caduta catodica notevole.

Anche l'arco a tungsteno è utilizzato come raddrizzatore. Svariatissime sono pure le altre applicazioni delle proprietà elettriche delle scariche, proprietà che si rivelano e rendono utilizzabile nelle sue svariate forme la comune lampadina al neon scarica a bagliore nel neon.

Serve essa per il controllo a distanza di macchinarî elettrici e delle condizioni di una linea, come generatrice di bassa frequenza scariche discontinue , anche a scopo di misura delle capacità e delle resistenze, per segnalazioni, come sensibilissimo relais H. Geffcken , come lampada ricevente per la televisione, ecc. D'importanza non minore sono le applicazioni a scopo d'illuminazione.

Non solo il comune arco voltaico con i più convenienti tipi di carboni animati, o l'arco a tungsteno, che consente la realizzazione di una sorgente praticamente punti forme di luce, ma anche tutte le applicazioni delle scariche elettriche, in lunghi tubi variamente piegati, a scopo di pubblicità riempiti di neon, rossi se esso è puro, violetti se contenenti vapori di Hg, verdi se questa luce è opportunamente filtrata da vetro speciale.

La scarica a bagliore dà in questo campo le migliori prospettive per uno sfruttamento più redditizio della trasformazione di energia elettrica in luminosa, senza soverchia dissipazione in calore. Delle applicazioni chimiche o termiche basta ricordare la saldatura elettrica, i forni ad arco, i tubi ozonificatori, ecc.

Altre applicazioni speciali vanno ancora ricordate, come la purificazione dell'aria da pulviscolo mediante l'effluvio, l'utilizzazione della polverizzazione catodica per ottenere depositi metallici estremamente sottili resistenze elevatissime , l'applicazione dei raggi catodici nel tubo di Braun v. Seeliger, Einführ.