Главная Обратная связь

Дисциплины:






Самостоятельный электрический разряд



Опыт показывает, что если постепенно повышать напряжение между двумя электродами в газе, то можно достигнуть некоторого его значения, зависящего от природы га­за и давления, при котором в газе возникает электрический ток и без воздействия внешних ионизаторов. Явление прохождения через газ электрического тока, не зависящего от внешних ионизаторов, называет­ся самостоятельным разрядом в газе.

Основной механизм ионизации га­за при самостоятельном электриче­ском разряде — ионизация атомов и молекул ударами электронов.

Развитие самостоятельного элект­рического разряда в газе протекает следующим образом. Как только в га­зе появляется свободный электрон, он под действием электрического по­ля ускоряется, его кинетическая энергия возрастает, и если выполня­ется условие eEλ ≥ Aи, то он при соу­дарении с молекулой ионизует ее. Первичный электрон и вторичный, возникший в результате ударной ионизации, вновь ускоряются под действием электрического поля, и каждый из них при следующих соу­дарениях освобождает еще по одно­му электрону и т. д. Число свобод­ных электронов нарастает лавино­образно до тех пор, пока они не достигнут анода.

Положительные ионы, возникаю­щие в газе, движутся под действи­ем электрического поля от анода к катоду. При ударах положительных ионов о катод, а также под дейст­вием излучения, возникающего при развитии разряда, с катода могут освобождаться новые электроны. Они разгоняются электрическим по­лем и создают новые электронно-ионные лавины, и этот процесс мо­жет продолжаться непрерывно. Самостоятельный разряд бывает разных видов. Рассмот­рим несколько видов самостоятельного разряда: искровой, тлеющий, коронный, , дуговой.

Искровой разряд. Если источник тока не способен поддерживать само­стоятельный электрический разряд в течение длительного времени, то на­блюдается форма самостоятельного разряда, называемая искровым раз­рядом. Искровой разряд прекраща­ется через короткий промежуток вре­мени после начала разряда в ре­зультате значительного уменьшения напряжения. Примеры искрового разряда — искры, возникающие при расчесывании волос, разделении лис­тов бумаги, разряде конденсатора. Самые большие «искры» — мол­нии — наблюдаются во время грозы. Исследования показали, что причи­ной возникновения гроз является разделение электрических зарядов в грозовых облаках.

Коронный разряд. В сильно неоднородных электрических полях, образующихся, например, между острием и плоскостью или между проводом линии электропередачи и поверхностью Земли, возникает особая форма самостоятельного разряда в газах, называемая короннымразрядом. |Основная особенность коронного разряда заключается в том, что процесс ионизации атомов электрон­ным ударом происходит лишь на небольших расстояниях одним из элек­тронов в области с высокими значениями напряженности электрическо­го поля. С коронным разрядом приходится считаться при передаче электроэнер­гии на большие расстояния. Наи­большая напряженность поля создается около проводов. Так как элект­роэнергия на большие расстояния пе­редается по сравнительно тонким проводам при высоком напряжении между ними, то около проводов про­исходит довольно интенсивный ко­ронный разряд. Это ведет к потере части передаваемой электроэнергии. Потери на коронный разряд в таких линиях тем больше, чем выше на­пряжение между проводами и чем больше протяженность линии.



Дуговой разряд. Известна еще одна важная форма самостоятель­ного разряда в газах, получившая название электрической дуги. Она была впервые открыта профессором физики Петербургской медико-хи­рургической академии В. В. Петро­вым в 1802 г. Слегка раздвинув на небольшое расстояние два соприка­сающихся угольных электрода, при­соединенных к источнику тока, мы увидим между концами углей яркое свечение газа, а сами угли при этом раскаляются.

Рассматривая дуговой разряд че­рез темное стекло, можно заметить, что свет исходит преимущественно от концов углей. Свечение самой дуги — яркой изогнутой полоски, образую­щейся в газовом промежутке меж­ду концами углей, значительно слабее. Для горения дуги достаточно сравнительно небольшого напряже­ния 40—50 В, но сила тока в дуге достигает десятков и даже сотен ампер. Это указывает на то, что сопротивление газа в дуговом разря­де сравнительно мало.

Какие частицы служат носителя­ми зарядов в дуге? Когда угольные электроды приводят в контакт, они соприкасаются в отдельных неболь­ших участках малого сечения. Поэ­тому сопротивление этих участков ве­лико, и они сильно разогреваются. Когда угли раздвигают, электроны, испускаемые раскаленными участка­ми катода, ионизуют воздух и обес­печивают большую концентрацию за­ряженных частиц в дуге.

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...