על מנת שגז יאגור מטען חשמלי עליו לעבור תהליך הנקרא יינון. אטום או מולקולה ניטראליים, מכל סוג שהוא, מכילים מספר שווה של פרוטונים (בעלי מטען חיובי) ואלקטרונים (בעלי מטען שלילי) ולכן מטענם הכולל הוא אפס. ניתן להוציא או להוסיף אלקטרונים וכך לקבל יון. אם נוציא אלקטרונים יהיה עודף של מטען חיובי ולכן נקבל יון חיובי (קטיון) ולעומת זאת אם נוסיף אלקטרונים יהיה עודף של מטען שלילי ונקבל יון שלילי (אניון). ישנם חומרים שקל יותר להוציא מהם אלקטרונים (כגון ליתיום, נתרן, סידן) וכאלה שקל יותר להוסיף להם אלקטרונים (כגון מימן, פלואור, כלור). קיימים גם גזים אצילים (כגון הליום, ניאון, ארגון) אשר קשה מאוד לשנות את מספר האלקטרונים שלהם.

לפיכך, טעינת גז פירושה יינונו, אבל רוב היישומים של גז טעון לפי ההגדרה הבסיסית מכילים קרני יונים או אלקטרונים. הדוגמא הנפוצה ביותר לקרן אלקטרונים היא בשפופרת קרן קתודית, אשר משמשת במסכי CRT, בה קרן אלקטרונים מואצת באמצעות שדה חשמלי ולאחר מכן מוסטת באמצעות שדות חשמליים חלשים יותר. שימוש ביונים חיוביים נעשה במאיצי חלקיקים אשר מנצלים את המטען החיובי ובאמצעות שדות חשמליים מאיצים את היונים למהירויות אדירות.

דוגמא נוספת לגז טעון היא פלסמה. פלסמה הינה מצב הצבירה הרביעי של החומר והיא עשויה מיונים חיוביים ומאלקטרונים חופשיים. חשוב אבל לשים לב לכך שלמרות שהפלסמה עשויה חלקיקים טעונים, מטענה הכולל (סכום מטען היונים ומטען האלקטרונים) הוא אפס. מצב זה נקרא קוואזי-ניטראליות. הפיכת גז לפלסמה אפשרית באמצעות חום (כמו בשמש), זרם חשמלי (כמו בברקים או במנורות פלואורסנט) או קרינה (כמו ביונוספירה - השכבה העליונה של האטמוספירה המיוננת ע"י קרינת הUV מהשמש). חשוב לציין שבמידה ואין אספקת אנרגיה מתמדת, חוזרים האלקטרונים אל היונים מהם יצאו והפלסמה חוזרת להיות גז נייטרלי.


דוגמאות למקומות בהם יש שימוש או שמצוייה פלסמה (ויקיפדיה).

חלקיקים טעונים, בין אם בקרן יונים או אלקטרונים ובין אם בפלסמה, מגיבים עם שדות אלקטרומגנטיים. בנוכחות שדה חשמלי הם יואצו תמיד, בכיוון התלוי במטענם. אם זאת בנוכחות שדה מגנטי יואצו החלקיקים רק אם הם בתנועה. תגובות אלה נובעות מכוח לורנץ, אבל קצרה היריעה מלהרחיב בנושא זה.


אטומים ניטראליים (ירוק), פרוטונים (כחול) ואלקטרונים (אדום) בנוכחות שדה חשמלי (ויקיפדיה).

מאת: גיא רוזנצוויג
המחלקה לפיסיקה של חלקיקים
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

0 תגובות