Conduzione elettrica nei gas

Conduzione elettrica nei gas

Un gas perfettamente neutro non conduce l'elettricità, perché non ha cariche elettriche libere. Tuttavia agenti esterni, come particelle cariche e radiazione elettromagnetica, investendo le molecole neutre del gas, le ionizzano, strappando qualche elettrone fra quelli più esterni, se nell'urto cedono una quantità di energia superiore a quella di ionizzazione che è di alcuni eV; ciò avviene nell'assorbimento della radiazione e nell'urto delle particelle cariche, sia emesse dalle sostanze radioattive della crosta terrestre che presenti nei raggi cosmici.

Ne segue che ogni gas ha sempre qualche molecola ionizzata; gli elettroni perduti possono essere catturati da molecole neutre, se queste hanno una sufficiente affinità elettronica, oppure vagano nel gas insieme con gli ioni positivi. Ne segue che i gas conducono in condizioni normali debolmente l'elettricità, grazie alla presenza di ioni ed elettroni.

Ionizzazione dell'atmosfera

L'effetto dei raggi cosmici diventa sempre più intenso con l'aumentare dell'altezza dal suolo; a 100 Km dal livello del mare l'atmosfera presenta una notevole ionizzazione (ionosfera), importante per la propagazione delle radiazioni elettromagnetiche.

Il potere dispersivo delle punte e la scarica di un corpo nell'atmosfera sono possibili per il fatto che l'aria contiene alcuni elettroni e ioni, cioè molecole che hanno perduto o acquistato qualche elettrone. Le molecole dell'aria si muovono disordinatamente a causa dell'agitazione termica, ma non hanno energia sufficiente per ionizzare per urto le molecole neutre; la stessa cosa può dirsi dei pochi ioni prodotti dagli agenti ionizzanti esterni.

Scarica elettrica nei gas

Se però si genera un campo elettrico, per esempio a mezzo di una d.d.p. applicata a due elettrodi contenuti in un tubo pieno di aria o di altro gas, gli ioni presenti sono accelerati ed acquistano così energia cinetica. Con un campo opportunamente intenso, l'energia cinetica acquistata dagli ioni può diventare sufficiente per ionizzare altre molecole; si ha in tal caso una moltiplicazione di ioni.

Inoltre l'applicazione del campo elettrico provoca un moto ordinato di ioni, e quindi una corrente elettrica, chiamata scarica.

L'intensità del campo necessario perché gli ioni possano ionizzare molecole neutre dipende anche dalla pressione del gas. Infatti con un determinato campo elettrico l'energia acquistata da uno ione dipende dalla distanza (libero cammino medio) percorsa in media tra un urto ed il successivo, che a sua volta è una funzione della pressione.