Повышая напряжение U на пластинах конденсатора и измеряя гальванометром сила тока I (рис. 20.1), можно получить зависимость силы тока в газе от напряжения (т. е. вольтамперную характеристику газового промежутка) при действии постоянного ионизатора (рис. 20.2). На этом графике видно, что только при небольших напряжениях ток в газе подчиняется закону Ома.

Когда напряжение между пластинами невелико, носители тока под действием электрического поля движутся медленно и в большинстве случаев успевают рекомбинировать, не дойдя до пластин. При увеличении напряжения растет скорость движения ионов под действием поля, а вероятность их рекомбинации уменьшается. Поэтому за единицу времени все больше ионов успевает дойти до пластин и нейтрализоваться на них, т. е. ток усиливается (участок графика АВ на рис. 20.2). Итак, на этом участке ток возрастает за чет ослабления рекомбинации подвижных носителей зарядов в газе.

Если напряжение на пластинах будет и далее повышаться, то наступит момент, когда рекомбинация носителей тока практически совсем прекратится, а сила тока достигнет наибольшего значения I_н которое от напряжения уже не зависит (участок ВС на графике рис. 20.2). Действительно, при отсутствии рекомбинации до пластин доходят все подвижные носители зарядов, которые успевает создавать ионизатор. Поэтому увеличение напряжения больше уже не может усиливать ток. Отметим, что для увеличения силы тока в этом случае нужно увеличивать интенсивность ионизатора. Такой ток в газе, величина которого не зависит от напряжения, называют тиком насыщения.

Следовательно, на участке характеристики ВС (рис. 20.2) закон Ома неприменим. Заметим еще, что ионы, разряжающиеся на обкладках, снова превращаются в нейтральные молекулы того газа, из которого они образовались. Это означает, что химического действия ток в газе не создает и законы Фарадея к нему неприменимы.

При достаточно высоком напряжении, когда напряженность поля между пластинами достигает десятков тысяч вольт на сантиметр, свободные электроны, двигаясь под действием сил поля, приобретают на длине свободного пробега столь большую кинетическую энергию, что при столкновениях с молекулами газа отрывают от них электроны, т. е. ионизируют молекулы. Такое явление называют ударной ионизацией. В результате ударной ионизации количество носителей тока в газовом промежутке между электродами увеличивается и ток быстро возрастает (участок СD на графике рис. 20.2).