Ионизация газа

Эта статья должна быть полностью переписана. На странице обсуждения могут быть пояснения.

Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии.

Любой газ можно превратить в слабоионизированный без серьезных затрат электрической энергии. Для примера возьмем кольцевой воздухозаборник с внешним диаметром $D_1 = 0,5$ м, диаметром внутреннего тела $D_2 = 0,3$ м, и скоростью на входе $v = 111$ м/с.

Для ионизации необходимо на входе в воздухозаборник установить два электрода в одной плоскости друг напротив друга. Сила, действующая на заряженную частицу в однородном электрическом поле: $F = q * E$
q — заряд, Кл.
E — напряженность электрического поля, В/м. $E = const$

Кинетическая энергия движущегося тела
$W = \frac{mv^2}{2}$, $v = at$ (при $v_0 = 0$),
$ma = qE \Rightarrow a = \frac{qE}{m}$,
$W = \frac{ma^2t^2}{2} \Rightarrow \frac{q^2E^2}{2m}t^2$,
и мы получаем энергию, приобретенную заряженной частицей в однородном электрическом поле напряженностью E за время t:
$W = \frac{q^2E^2}{2m}t^2$ (1).

Для электрона $W \approx 1,3 * 10^{-7} E^2t^2$. Электрон может ионизировать нейтральную частицу в том случае, если приобретенная им энергия на длине свободного пробега превысит энергию ионизации газа. Здесь длина свободного пробега это расстояние, проходимое частицами между столкновениями. Энергию ионизации можно выразить через потенциал ионизации:
$W_{ion} = U_{ion} * q$,
где U_ion - потенциал ионизации; для азота N U_ion = 15В.
q - заряд электрона (в случае однократной ионизации).

Длина свободного пробега в воздухе при нормальном давлении
$l = 10^{-5}$ м.
Представим энергию в формуле (1) как функцию длины пробега S:
$S = \frac{at^2}{2}$; $t^2 = \frac{2S}{a}$; $a = \frac{qE}{m}$;
$t^2 = \frac{m2S}{qE}$ (2)

Подставив в формулу (1) (2), получим:
$W = qE * S$
Отсюда можно определить необходимую напряженность однородного электрического поля, необходимую для ионизации:
$E_{ion} = \frac{W_{ion}}{ql} \Rightarrow \frac{U_{ion} * l}{ql}=\frac{U_{ion}}{l}$.
Напряжение источника электрической энергии определяется как
$U = E_{ion} \left(\frac{D_1 - D_2}{2}\right)$.

Связать^?

На эту статью не ссылаются другие статьи Википедии. Пожалуйста, воспользуйтесь подсказкой и установите ссылки в соответствии с принятыми рекомендациями.