ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ

ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ 1)в
газе и низкотемпературной плазме - отношение средней скорости и
направленного
(в результате действия электрич. поля) движения электронов или ионов к
напряжённости
электрического поля Е: м = и/Е. Зависимость и от Я в принципе
даётся решением кинетического уравнения Больимана.
Однако не только
решение, но даже точное написание этого уравнения связано со значит, трудностями,
обусловленными разнообразием элементарных процессов, в к-рых участвуют
ионы и электроны. Поэтому обычно П. и. и э. теоретически рассчитывают приближённо,
вводя упрощающие допущения. Подвижность ионов (м) и
электронов (мопределяющие движение тех и других, различны. Для электронов существенно,
что вследствие малости их массы они при упругих столкновениях теряют лишь
незначпт. часть энергии. Поэтому даже в слабых полях появление у них направленного
движения (накладывающегося на тепловое - хаотическое) приводит к тому,
что их средняя энергия намного превышает энергию тяжёлых нейтральных атомов
и молекул.

Рис. 1. Зависимость скорости и направленного
(по электрическому полю Е) движения электронов в различных газах
от отношения Е/р, где р - приведённое к 0 °С давление газа.

Теоретически П. и. и э. впервые проанализировал
в 1903 П. Ланже-вен.
Впоследствии были развиты более строгие и сложные
теории, описывающие зависимость и
от Е. Первым измерил мангл, физик Дж. Таунсенд, изучая диффузию пучка электронов, движущихся
в электрич. поле, и смещение этого пучка в магнитном поле. Наиболее точные
данные о зависимости и
от E приведены на рис. 1. Приближённые
значения мэл получают при измерении концентрации и подвижности электронов
(а также
Е) в положительном столбе электрического разряда в газе.

Подвижность ионов, движущихся в постороннем
газе, удовлетворительно описывается теорией Ланжевена, согласно к-рой в
одном и том лее газе она зависит только от массы иона (рис. 2). Осн. процесс,
определяющий м ионов в их собств. газе, - перезарядка ионов.

Рис. 2. Зависимость подвижности ионов м
от их массы M

Пройдя длину свободного пробега перезарядки,
ион обменивается зарядом с нейтральной частицей, а вновь возникший ион
-"стартует" с начальной скоростью, близкой к тепловой (т. н. "эстафетный"
механизм движения ионов). В сильных полях при этом
и
ж (Е/р)¹/2,
где р - давление газа, приведённое к 0 °С. Развитие этой теории
позволило учесть и собственное тепловое движение нейтральных атомов (молекул).
В предельно слабых полях теория предсказывает, а эксперимент подтверждает
л и-н е и н у ю зависимость
и ионов от
Е. П. и. и э. связана
с коэфф. диффузии D формулой Эйнштейна: D/м. = kT/e, где
Т
- абс. темп-pa заряженных частиц в предположении, что они подчиняются
Максвелла
распределению (в смеси разных заряженных и нейтральных частиц их средние
энергии и, следовательно, темп-ры могут быть различны - свойство "неизотермичности"
такой смеси);

темп-ры, диэлектрической проницаемости,
вязкости и концентрации раствора. Л. А. Сена.