Concetti Chiave
- Un condensatore piano con un gas tra le armature si comporta come un isolante fino a raggiungere un potenziale esplosivo.
- Aumentando la differenza di potenziale, si verifica la scarica elettrica quando il gas diventa conduttore per ionizzazione.
- Il campo elettrico intenso spinge gli ioni, permettendo loro di ionizzare molecole neutre durante la scarica.
- La legge di Paschen stabilisce che la d.d.p. necessaria per la scarica elettrica è proporzionale alla pressione del gas e alla distanza tra le armature.
- La relazione della legge di Paschen è espressa come [math]V_e \geq kdp[/math], dove k dipende dall'energia di ionizzazione e dalla carica dell'elettrone.
Conduzione forzata - Legge di Paschen
Consideriamo un condensatore piano di elevata capacità, le cui armature siano poste ad una distanza d, molto piccola e tra esse vi sia uno strato di gas a pressione atmosferica (p). Applicando alle armature una differenza di potenziale (d.d.p.) di valore V non molto elevato, si osserva che tale valore si tiene inalterato per un tempo sufficientemente lungo, questo significa che lo strato di gas si comporta da perfetto isolante. Aumentando progressivamente la d.d.p. senza modificare la distanza tra le armature, in corrispondenza di un preciso valore di V, detto[math]V_e[/math]
, si verifica una scarica elettrica tra le armature, il gas è diventato conduttore, questo significa che si è in parte ionizzato. Inizialmente, gli ioni già presenti, sotto la d.d.p non troppo elevata si muovevano con difficoltà, un po’ come quando poche persone si muovono tra la folla. Aumentando la d.d.p, il campo elettrico diventa sempre più intenso e la sua azione sugli ioni anche, quando si raggiunge il valore [math]V_e[/math]
, detto potenziale esplosivo, il campo elettrico spinge gli ioni verso le armature con una forza tale da far loro acquistare un’energia sufficiente a ionizzare le molecole neutre che essi urtano, si verifica la ionizzazione secondaria.La legge di Paschen mette in relazione il potenziale esplosivo con la pressione del gas, e la distanza tra le armature, essa afferma che:
la d.d.p necessaria per avere nel gas , la scarica elettrica è direttamente proporzionale alla pressione del gas e alla distanza tra le armature, attraverso la seguente relazione:
[math]V_e \geq kdp[/math]
[math]E_i[/math]
, dalla carica dell'elettrone "e" dallo spazio percorso dallo ione prima dell'urto.
Domande da interrogazione
- Qual è il comportamento del gas tra le armature di un condensatore a bassa d.d.p.?
- Cosa accade quando si raggiunge il potenziale esplosivo [math]V_e[/math]?
- Qual è la relazione descritta dalla legge di Paschen riguardo alla scarica elettrica nel gas?
A bassa differenza di potenziale, il gas si comporta come un perfetto isolante, mantenendo il valore della d.d.p. inalterato per un tempo prolungato.
Quando si raggiunge il potenziale esplosivo [math]V_e[/math], il gas diventa conduttore a causa della ionizzazione, permettendo una scarica elettrica tra le armature.
La legge di Paschen stabilisce che la d.d.p. necessaria per la scarica elettrica è direttamente proporzionale alla pressione del gas e alla distanza tra le armature, espressa dalla relazione [math]V_e \geq kdp[/math].
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