Все газы в обычных условиях являются хорошими изоляторами, однако в ограниченном пространстве газы, в том числе воздух, можно сделать проводниками. Для этого нужно искусственно создать в них подвижные носители зарядов, т. е. ионизировать молекулы газа.

Показать это можно с помощью следующего опыта. Возьмем большой плоский конденсатор (рис. 20.1), раздвинем его пластины и присоединим их к источнику напряжения в несколько тысяч вольт. Чувствительный гальванометр покажет нам, что тока в цепи нет, хотя между пластинами имеется электрическое поле. Это означает, что в воздухе между пластинами свободных зарядов или совсем нет, или так мало, что гальванометр не реагирует на их перемещение. Дальше мы увидим, что правильным является второе утверждение.

Поставим между пластинами горящую свечу или направим туда пучок рентгеновских лучей. При этом стрелка гальванометра отклонится, т. е. в цепи пойдет ток. Значит, в воздухе произошла ионизация молекул (появились подвижные носители зарядов). Если убрать ионизатор, то ток быстро исчезает, так как воздух между пластинами опять становится изолятором. На основании опытов подобного рода было установлено, что ионизаторами газа могут быть: высокая температура, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, α-лучи и т. д.

В газе наряду с ионизацией всегда протекает и обратный процесс — рекомбинация ионов, т. е. образование нейтральных молекул из ионов газа. (Подумайте, почему при непрерывном действии ионизатора и отсутствии электрического поля в газе устанавливается подвижное равновесие между ионизацией молекул и рекомбинацией ионов.)

В единице объема газа находится тем больше подвижных носителей зарядов, чем интенсивнее ионизатор, т. е. чем больше ионов он создает за единицу времени. При ионизации от молекулы газа отрываются один из валентных электронов. Часть таких электронов присоединяется к нейтральным молекулам газа, образуя отрицательные ионы, а часть остается в свободном состоянии. Таким образом, подвижными носителями заряда в ионизированном газе являются свободные электроны и ионы (как положительные, так и отрицательные). Поэтому проводимость ионизированного газа оказывается частично ионной и частично электронной.