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「電流」をテーマにしたプレゼンテーション。直流電流の概念。電流をテーマにしたプレゼンテーション

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電流は荷電粒子の規則正しい動きです。導体内に電流を得るには、導体内に電場を生成する必要があります。この場の影響下で、この導体中を自由に移動できる荷電粒子は、それらに対する電気力の作用の方向に移動し始めます。電流が発生します。電流が導体内に長時間存在するためには、導体内に常に電場を維持する必要があります。導体内に電場が生成され、電流源によって長時間維持されます。

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電流源極

さまざまな電流源がありますが、それぞれの電流源で、正に帯電した粒子と負に帯電した粒子を分離する働きが行われます。分離された粒子は電流源の極に蓄積します。導体を端子やクランプなどを使って接続する場所の名称です。電流源の一方の極は正に帯電し、もう一方の極は負に帯電します。

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電流源

電流源では、荷電粒子を分離する過程で、機械的仕事が電気的仕事に変換されます。たとえば、電気泳動装置 (図を参照) では、機械エネルギーが電気エネルギーに変換されます。

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電気回路とその部品

電流のエネルギーを利用するには、まず電流源が必要です。電気モーター、ランプ、タイル、あらゆる種類の家庭用電化製品は、電気エネルギーの受信機または消費者と呼ばれます。

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図で使用される記号

電気エネルギーは受信機に届けられる必要があります。これを行うには、受信機をワイヤで電気エネルギー源に接続します。受信機を適切なタイミングでオンまたはオフにするには、キー、スイッチ、ボタン、およびスイッチを使用します。ワイヤーで相互に接続された電流源、受信機、閉鎖装置は最も単純な電気回路を構成します。回路に電流が流れるには、ワイヤーがどこかで切れた場合、回路内の電流が停止する必要があります。。

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スキーム

電気機器を回路に接続する方法を示した図面を図と呼びます。図 a) は電気回路の例を示しています。

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金属中の電流

金属中の電流は自由電子の規則正しい動きです。金属中の電流が電子によって引き起こされるという証拠は、我が国の物理学者の実験で証明されました。メンデルシュタムとND. パパレクシ (図を参照)、アメリカの物理学者 B. スチュワートとロバートトルマンも同様です。

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金属格子ノード

正イオンは金属結晶格子の節点に位置し、自由電子はそれらの間の空間を移動します。つまり、原子核とは結合していません（図を参照）。すべての自由電子の負電荷は、すべての格子イオンの正電荷と絶対値が等しい。したがって、通常の状態では、金属は電気的に中性です。

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電子の動き

金属内に電場が生成されると、電子に何らかの力が作用し、電場強度ベクトルの方向と反対の方向に加速度が与えられます。したがって、電場内では、ランダムに移動する電子は一方向に変位します。秩序正しく動くこと。

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電子の動きは、流氷時の流氷の漂流を彷彿とさせる部分もあります...

それらがランダムに動き、互いに衝突し、川に沿って漂流するとき。伝導電子の規則正しい動きは、金属中の電流を構成します。

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電流の作用。

回路内の電流の有無は、電流が引き起こすさまざまな現象によってのみ判断できます。このような現象を電流作用といいます。これらのアクションの中には、実験的に簡単に観察できるものもあります。

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電流の熱影響...

...たとえば、電流源の極に鉄線またはニッケル線を接続することで観察できます。同時に、ワイヤーは加熱され、長くなるとわずかにたるみます。真っ赤になることもあります。たとえば、電球では、細いタングステン線が電流によって加熱され、明るい輝きを生み出します。

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電流の化学的影響...

... 一部の酸性溶液では、電流が流れると物質の放出が観察されるということです。溶液に含まれる物質は、この溶液に浸漬された電極上に堆積します。たとえば、硫酸銅の溶液に電流を流すと、マイナスに帯電した電極から純銅が放出されます。これは純粋な金属を得るために使用されます。

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電流の磁気効果…

...実験的に観察することもできます。これを行うには、絶縁材で覆われた銅線を鉄の釘に巻き付け、ワイヤの端を電流源に接続する必要があります。回路が閉じると、釘が磁石になり、釘、鉄やすり、やすりなどの小さな鉄の物体を引き付けます。巻線の電流が消えると、釘は消磁されます。

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ここで、電流が流れる導体と磁石の間の相互作用を考えてみましょう。

写真は、細い銅線が数回巻かれた糸にぶら下がっている小さなフレームを示しています。巻線の端は電流源の極に接続されます。その結果、巻線には電流が流れますが、フレームは動かずにぶら下がっています。フレームが磁石の極の間に配置されると、フレームが回転し始めます。

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電流の方向。

ほとんどの場合、金属内の電流を扱っているため、電界内の電子の移動方向を回路内の電流の方向とみなすのが合理的です。電流が電源の負極から正極に向かうと仮定します。従来、電流の方向は、導体中を正電荷が移動する方向、すなわち、導体中を移動する方向とみなされてきました。電流源の正極から負極への方向。これは、電流に関するすべての規則と法則で考慮されています。

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現在の強さの単位。

1 秒間に導体の断面を通過する電荷によって、回路内の電流の強さが決まります。これは、電流の強さが導体の断面を通過する電荷 q とその通過時間 t の比に等しいことを意味します。私が現在の強さであるところ。

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2 本の導体と電流の相互作用に関する経験。

1948 年の国際度量衡会議では、電流の単位の定義を 2 つの導体と電流の相互作用現象に基づいて行うことが決定されました。まずはこの現象を実験的に理解してみましょう...

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経験

この図は、互いに平行に配置された 2 本のフレキシブルな直線導体を示しています。両方の導体は電流源に接続されています。回路が閉じていると、導体に電流が流れ、その結果、導体は相互作用します。導体を流れる電流の方向に応じて、導体は引き付けられるか反発します。導体と電流の間の相互作用の力は、導体の長さ、導体間の距離、導体が置かれている環境、導体内の電流の強さに応じて測定できます。

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電流の単位。

電流の単位は、長さ 1 m の平行導体の部分が 0.0000002 N の力で相互作用する電流です。この電流の単位は、フランスの科学者アンドレアンペールにちなんでアンペア (A) と呼ばれます。

電流を測定する場合、電流計は電流を測定するデバイスと直列に接続されます。電流源と、1 つの導体の終端が別の導体の始端に接続されるように接続された一連の導体で構成される回路では、すべてのセクションの電流の強さは同じになります。

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電流の強さは電気回路の非常に重要な特性です。電気回路を取り扱う人は、最大 1 Ma の電流が人体にとって安全であると考えられることを知っておく必要があります。電流強度が 100 Ma を超えると、本体に重大な損傷が発生します。

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金属中の電流とは何ですか?

金属中の電流 –これは、電場の影響下での電子の規則正しい動きです。実験によると、電流が金属導体を流れるとき、物質は移動しないため、金属イオンは電荷の移動に関与しません。

金属中の電流の性質

金属導体中の電流は、加熱を除いて、これらの導体に変化を引き起こしません。

金属中の伝導電子の濃度は非常に高く、その大きさは金属の単位体積あたりの原子の数に等しくなります。金属中の電子は継続的に運動しています。そのランダムな動きは理想気体分子の動きに似ています。これは、金属内の電子が一種の電子ガスを形成すると信じる理由を与えました。しかし、金属中の電子のランダムな運動の速度は、気体中の分子の速度よりもはるかに高速です。

E.リッケの経験

ドイツの物理学者カール・リッケは、銅、アルミニウム、そして再び銅という、互いに押し付けられた 3 つの接地シリンダーに電流を 1 年間流す実験を行いました。完成後、金属の相互侵入の痕跡はごくわずかであり、通常の固体中の原子の拡散の結果を超えるものではないことがわかりました。高い精度で実行された測定により、各シリンダーの質量が変化していないことがわかりました。銅原子とアルミニウム原子の質量は互いに大きく異なるため、電荷担体がイオンの場合、円柱の質量は著しく変化する必要があります。したがって、金属中の自由電荷キャリアはイオンではありません。シリンダーを通過した大量の電荷は、明らかに銅とアルミニウムの両方で同じ粒子によって運ばれました。金属中の電流は自由電子によって流れると考えるのが自然です。

カール・ヴィクトール・エドゥアルト・リッケ

L.I.を体験してください。マンデルシュタムとND. パパレクシ

ロシアの科学者L.I.マンデリスタムとN.D.パパレクシは1913年に独自の実験を実施した。ワイヤーのコイルがさまざまな方向にねじれ始めました。彼らはそれを時計回りに回転させ、その後突然止めてから元に戻します。彼らは次のような推論をしました。電子に本当に質量があるのなら、コイルが突然停止しても、電子はしばらく慣性によって動き続けるはずです。そしてそれは起こりました。電線の端に電話を接続すると、電流が流れているという音が聞こえました。

マンデルシュタム・レオニード・イサーコヴィッチ

ニコライ・ドミトリエヴィチ パパレクシ (1880-1947)

T・スチュワートとR・トールマンの経験

マンデルスタムとパパレクシの経験は、1916 年にアメリカの科学者トールマンとスチュワートによって繰り返されました。

細いワイヤーを多数巻いたコイルを軸の周りで高速回転させます。コイルの端は、柔軟なワイヤを使用して高感度の弾道検流計に接続されました。撚りを戻したコイルは急激に減速し、電荷キャリアの慣性により回路内に短期間の電流が発生しました。回路を流れる総電荷は、検流計の針のたわみによって測定されました。

執事スチュアート・トーマス

リチャード・チェイス・トールマン

古典電子理論

電子が金属中の電流の原因であるという仮定は、スチュワートとトールマンの実験以前から存在していました。 1900 年、ドイツの科学者 P. ドルーデは、金属内の自由電子の存在に関する仮説に基づいて、金属伝導率の電子理論を作成しました。 古典的な電子理論 。この理論によれば、金属中の電子は、理想気体によく似た電子ガスのように振る舞います。金属結晶格子を形成するイオン間の空間を埋める

この図は、金属の結晶格子内の 1 つの自由電子の軌道を示しています。

理論の基本規定:

金属内に多数の電子が存在することが、金属の良好な導電性に寄与します。
外部電場の影響下では、電子のランダムな動きに秩序ある動きが重ねられます。電流が発生します。
金属導体を流れる電流の強さは次のようになります。
物質の内部構造が異なるため、抵抗も異なります。
物質の粒子の無秩序な動きが増加すると、体が熱くなります。熱の放出。ジュール・レンツの法則はここで観察されます。

l = e * n * S * Ū d

金属および合金の超電導

一部の金属や合金は超伝導性、つまり特定の値（臨界温度）以下の温度に達すると電気抵抗が厳密にゼロになる性質を持っています。

超伝導現象は、1911 年にオランダの物理学者 H. カメルリング - オーネスによって水銀 (T cr = 4.2 o K) で発見されました。

電流が適用される領域:

強い磁場を得る
電源から消費者までの電力の伝送
発電機、電気モーター、加速器、加熱装置内の超電導巻線を備えた強力な電磁石

現在、エネルギー分野では、電線による送電時の大きな損失に関連した大きな問題が発生しています。

問題に対する考えられる解決策:

追加の電力線の建設 - より大きな断面積を持つワイヤの交換 - 電圧の増加 - 相分割

テーマ「電流」に関する物理学のプレゼンテーション完了者: Viktor_Sad Kapustin Lyceum No. 18; 10 IV グレード I.A 先生ボヤリナ 1. 電流に関する基本情報 2. 電流の強さ 3. 抵抗 4. 電圧 5. 回路の一部に関するオームの法則 6. 完全な回路に関するオームの法則 7. 電流計と電圧計の接続 8. テスト

電流は、電場の影響下での自由電荷の規則正しい動きです。経験がこれを理解するのに役立ちます... はじめに...

現在の強さ。電流の強さは、単位時間あたりに導体を通過する電荷を示す物理量です。数学的には、この定義は次の式の形式で記述されます。 I - 電流の強さ (A) q - 電荷 (C) t - 時間 (s) 電流の強さを測定するには、特別な装置、つまり電流計が使用されます。電流の強さを測定する必要がある場所の開回路に含まれています。電流測定の単位... トップに戻る...

抵抗。 1. 導体の主な電気特性は抵抗です。 2. 抵抗は導体の材質と幾何学的寸法によって異なります。 R =? *(?/S)、どこ？ - 導体の比抵抗（物質の種類とその状態に応じた値）。抵抗率の単位は 1 オーム * m です。さらに詳しく... 最初に...

電圧。電圧は電気回路の 2 点間の電位差です。起電力を含まない回路のセクションでは、電流の強さとセクションの抵抗の積に等しくなります。 U = I * R 最初に... 簡単に言うとこれです。さらに詳しく...

回路のセクションのオームの法則: 回路のセクションの電流の強さは、導体の両端の電圧に正比例し、その抵抗に反比例します。 I=U/R 始まりへ…そしてそれを証明するには?!

完全な回路に関するオームの法則: 完全な回路内の電流は、回路の起電力とその総抵抗の比に等しい。私＝？ / (R + r)、どこ? – EMF、および (R + r) – 回路の合計抵抗 (回路の外部セクションと内部セクションの抵抗の合計)。トップに戻る... 詳細...

電流計と電圧計の接続: 電流計は、電流が測定される導体と直列に接続されます。電圧計は、電圧が測定される導体に並列に接続されます。 R R 最初へ…

電流の決定を説明する実験: 大きなボールを備えた 2 つの電位計が、互いにある程度の距離を置いて配置されます。そのうちの 1 つは帯電した棒で帯電しており、矢のたわみでそれが確認できます。次に、絶縁ハンドルで導体を取り出し、その真ん中にネオン電球がはんだ付けされます。帯電したボールと帯電していないボールを接続します。ライトが一瞬点滅します。電位計の矢印の偏差に基づいて、彼らは、左側のボールは電荷の一部を失い、右側のボールは同じ電荷を獲得するという結論に達しました。説明してください...トップに戻る...

この実験で何が起こるかを考えてみましょう。一方の球の電荷が減少し、もう一方の球の電荷が増加したということは、電荷が球を接続する導体を通過したことを意味し、それに伴って電球が光ります。この場合、導体に電流が流れるといいます。何が電荷を導体に沿って移動させるのでしょうか? 答えは 1 つだけです - 電場です。どの電流源にも 2 つの極があり、一方の極は正に帯電し、もう一方の極は負に帯電します。電流源が動作すると、その極間に電界が生成されます。導体がこれらの極に接続されると、電流源によって生成された電界も導体に現れます。この電場の影響下で、導体内部の自由電荷が導体に沿って一方の極からもう一方の極へ移動し始めます。電荷の規則的な移動が起こります。これは電流です。導体が電流源から切り離されると、電流は停止します。初めに...

電流の単位は 1 アンペア (1 A = 1 C/s) です。電流の単位は 1 アンペア (1 A = 1 C/s) です。この単位を確立するには、電流の磁気作用が使用されます。平行で同じ方向の電流を流す導体は互いに引き付けられることがわかります。この引力は、これらの導体の長さが長くなり、導体間の距離が小さくなるほど強くなります。 1 アンペアは、真空中に互いに 1 m 離れた 2 本の細い無限に長い平行な導体間に、長さ 1 メートルあたり 0.0000002 N の力による引力を引き起こす電流の強さとみなされます。そして右側には電流計が見えます: 最初に戻ります...

電球と電流源から回路を組み立ててみましょう。回路が閉じられると、もちろんライトが点灯します。次に、スチールワイヤーをチェーンに接続しましょう。光は暗くなります。鋼線をニッケル線に置き換えてみましょう。電球のフィラメントの強度はさらに低下します。言い換えれば、電流の熱効果の弱まり、または電流電力の減少が観察されました。経験から得られる結論は、追加の導体を回路に直列に接続すると、回路内の電流が減少するということです。言い換えれば、導体は電流に対して抵抗を提供します。導体 (ワイヤ) が異なれば、電流に対する抵抗も異なります。したがって、導体の抵抗は、導体が作られている物質の種類によって異なります。トップに戻る... 導体抵抗に影響を与える他の理由はありますか?

図に示されている実験を考えてみましょう。文字 A と B は細いニッケル線の端を表し、文字 K は可動接点を表します。ワイヤーに沿って動かすことで、チェーンに含まれるセクション（セクションAK）の長さを変更します。ピン K を左に移動すると、電球がより明るく点灯することがわかります。接点を右に動かすと、ライトが暗くなります。この実験から、回路に含まれる導体の長さが変化すると、その抵抗が変化することがわかります。このページの先頭へ... 導体の長さを変える装置にはどのようなものがありますか?

特別な装置、加減抵抗器があります。動作原理は、私たちが検討したワイヤーの実験と同じです。唯一の違いは、加減抵抗器のサイズを小さくするために、ワイヤーが本体に固定された磁器のシリンダーに巻き付けられ、可動接点（「スライダー」または「スライダー」と呼ばれます）が金属棒に取り付けられていることです。指揮者も務める。したがって、加減抵抗器は抵抗を変更できる電気装置です。加減抵抗器は、回路内の電流を調整するために使用されます。導体の抵抗に影響を与える 3 番目の理由は、導体の断面積です。増加すると、導体の抵抗は減少します。導体の抵抗は、温度が変化すると変化します。初めに...

どちらのランプにも同じ電流が流れます: 0.4 A。しかし、大きなランプはより明るく点灯します。つまり、小さなランプよりも多くの電力で動作します。現在の強さが同じでも威力が違うことが判明？私たちの場合、整流器によって生成される電圧は、都市の送電網によって生成される電圧よりも低くなります。したがって、電流の強さが等しい場合、電圧が低い回路の電流電力は小さくなります。国際協定によれば、電圧の単位は 1 ボルトです。これは、1 A の電流で 1 W の電流を生成する電圧です。最初に... Vol - これは理解できます。触れてはいけない220Vは誰もが知っています。しかし、この 220 個をどのように測定するのでしょうか?

電圧を測定するには、電圧計という特別な装置が使用されます。電圧が測定される回路のセクションの端に常に並列に接続されます。学校実証用電圧計の外観を右図に示します。初めに...

電流の電圧依存性を実験的に確立してみましょう。図は、電流源、つまりバッテリー、電流計、ニッケル線のスパイラル、キー、およびスパイラルに並列に接続された電圧計で構成される電気回路を示しています。回路を閉じて、機器の読み取り値を記録します。次に、同じタイプの 2 番目のバッテリーが最初のバッテリーに接続され、回路が再び閉じられます。コイルの電圧は 2 倍になり、電流計は 2 倍の電流を示します。電池が 3 個あると、コイルの電圧は 3 倍になり、電流も同じ量だけ増加します。したがって、経験上、同じ導体に印加される電圧が何回増加しても、その導体中の電流の強さは同じ量だけ増加することがわかります。言い換えれば、導体の電流は導体の両端の電圧に正比例します。さて、それでは...最初に戻りましょう...

回路内の電流の強さが抵抗にどのように依存するかという質問に答えるために、経験に目を向けてみましょう。この図は、電流源がバッテリーである電気回路を示しています。この回路には、異なる抵抗を持つ導体が順番に含まれています。実験中、導体の両端の電圧は一定に維持されます。これは、電圧計の測定値を使用して監視されます。回路内の電流は電流計で測定されます。以下の表は、3 つの異なる導体を使用した実験の結果を示しています。実験を続行... トップに戻る...

最初の実験では、導体の抵抗は 1 オーム、回路内の電流は 2 A です。2 番目の導体の抵抗は 2 オーム、つまり 2 A です。 2倍になり、流れの強さは半分になります。そして最後に、3 番目のケースでは、回路抵抗は 4 倍に増加し、電流は同じ量だけ減少しました。 3 回の実験すべてで導体の両端の電圧は同じで、2 V であったことを思い出してください。実験の結果を要約すると、導体の電流の強さは抵抗に反比例するという結論に達します。指揮者の。 2 つの経験をグラフで表現してみましょう: トップに戻る...

回路の内部セクションは、外部セクションと同様に、回路を通過する電流に対してある程度の抵抗を提供します。これは電源の内部抵抗と呼ばれます。たとえば、発電機の内部抵抗は巻線の抵抗によるものであり、ガルバニ電池の内部抵抗は電解質と電極の抵抗によるものです。外部回路の電流源と抵抗で構成される最も単純な電気回路を考えてみましょう。電流源の内側に位置する回路の内部セクションには、外部セクションと同様に電気抵抗があります。回路の外部セクションの抵抗を R で表し、内部セクションの抵抗を r で表します。初めへ…続けましょう…

そして、オームが完全な回路に関する法則をどのように導き出したかというと、閉回路の起電力は外部セクションと内部セクションの電圧降下の合計に等しいということです。オームの法則に従って、外部セクションと内部セクションの電圧の式を書いてみましょう。結果の式を追加し、結果の等価電流強度から表現すると、回路全体のオームの法則を反映する式が得られます。初めに...

テスト: 1. この図は、電気回路に接続された電流計の目盛を示しています。回路内の電流はいくらですか? A. 12 ± 1 A B. 18 ± 2 A C. 14 ± 2 A 2. 陽子は 2 本の帯電棒の間の空間に飛び込みます。どのような軌跡を辿るのでしょうか？ A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. 少女は、端末のさまざまな電圧値でデバイス内の電流の強さを測定しました。測定結果を図に示します。電圧 0 V におけるデバイスの電流値はどれくらいでしょうか? A. 0 mA B. 5 mA D. 10 mA トップに戻る...

答えは正しくありません...悪いテスト...最初に戻りたい...これはもちろん悲しいですが、もう一度やり直してもいいですか?!

ブラボー！！それはそうです！！！私には簡単すぎます...それで最初に戻ります...私はこの種のゲームが大好きです! 繰り返しましょう!!!

スライド 1

ネビンノムイスク・エネルギー専門学校の物理教師、パク・オルガ・ベンサー氏
「気体中の電流」

スライド 2

電流がガス中を流れるプロセスは、ガス中での放電と呼ばれます。気体分子が電子と陽イオンに分解されることを気体のイオン化といいます。
室温では、ガスは誘電体です。ガスを加熱したり、紫外線、X 線、その他の光線を照射すると、ガスの原子または分子がイオン化します。気体は導体になります。

スライド 3

電荷キャリアはイオン化中にのみ発生します。気体中の電荷キャリア – 電子とイオン
イオンと自由電子が外部電場に存在すると、ある方向に移動し始め、ガス内に電流が発生します。
気体の電気伝導度の仕組み

スライド 4

非持続的な放電
気体に何らかの外部影響が加わった場合にのみ気体中に電流が流れる現象を非自立放電といいます。電極に電圧がかかっていない場合、回路に接続された検流計はゼロを示します。管の電極間の小さな電位差により、荷電粒子が動き始め、ガス放電が発生します。ただし、生成されたイオンのすべてが電極に到達するわけではありません。管の電極間の電位差が増加すると、回路内の電流も増加します。

スライド 5

非持続的な放電
特定の電圧では、イオナイザーによって 1 秒あたりにガス内で形成されるすべての荷電粒子がこの間に電極に到達します。電流は飽和に達します。非自立放電の電流電圧特性

スライド 6

外部のイオナイザーとは独立して電流がガスを通過する現象は、ガス内での独立したガス放電と呼ばれます。電場によって加速された電子は、陽極に向かう途中でイオンや中性分子と衝突します。そのエネルギーは、場の強さと電子の平均自由行程に比例します。電子の運動エネルギーが原子をイオン化するために行わなければならない仕事を超える場合、電子が原子と衝突すると、電子衝撃イオン化と呼ばれるイオン化が起こります。
強い電場の影響下では、ガス中の荷電粒子の数が雪崩のように増加し始めることがあります。この場合、イオナイザーは不要になります。
自己放電