Este es un breve repunte.
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Conferencia2 1
Corriente en Gazakh
1. Disposiciones generales
Definición: El paso de presión de la corriente eléctrica en gases se llama descarga de gas.
El comportamiento del gas depende en gran medida de sus parámetros, como la temperatura y la presión, y estos parámetros cambian con bastante facilidad. Por lo tanto, el flujo de corriente eléctrica en los gases es más complejo que en los metales o al vacío.
Gaza no obedece la ley de Ohm.
2. Ionización y recombinación.
Gas condiciones normales, consiste casi de moléculas neutras, por lo tanto, es extremadamente malo. electricidad. Sin embargo, con influencias externas de un átomo, un electrón se puede romper y aparecerá un ion cargado positivamente. Además, el electrón puede unirse a un átomo neutro y formar un ion cargado negativamente. Por lo tanto, es posible obtener gas ionizado, es decir,. Plasma.
Las influencias externas incluyen calefacción, irradiación con fotones vigorosos, bombardeo por otras partículas y campos fuertes, es decir, Las mismas condiciones necesarias para la emisión elemental.
El electrón en el átomo está en un pozo potencial, y para escapar de allí, es necesario informar al átomo para proporcionar energía adicional, que se llama energía de ionización.
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Sustancia |
Energía de ionización, EV |
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Hidrógeno átomo |
13,59 |
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Molécula de hidrógeno |
15,43 |
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Helio |
24,58 |
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Átomo de oxígeno |
13,614 |
|
Molécula de oxígeno |
12,06 |
Junto con el fenómeno de la ionización, se observa el fenómeno de la recombinación, es decir, Combinando un electrón y un ion positivo a un átomo neutro. Este proceso se produce con la liberación de energía igual a la energía del sistema IO. Esta energía puede ir a la radiación o calefacción. La calefacción local de gas conduce a un cambio de presión local. Que a su vez conduce a la apariencia ondas sonoras. Por lo tanto, la descarga de gas se acompaña de efectos ligeros, térmicos y de ruido.
3. Flujo de descarga de gas.
Sobre el fases iniciales Se necesita el ionizador externo.
En el área de OHAO, la corriente existe bajo la acción de un ionizador externo y rápidamente continúa saturando cuando todas las partículas ionizadas están involucradas en la formación de la corriente. Si elimina un ionizador externo, entonces la corriente se detiene.
Este tipo de descarga se denomina descarga de gas descontrol. Al intentar aumentar el voltaje en el gas, aparecen una avalanchas de electrones, y la corriente está creciendo casi a un voltaje constante, que se denomina voltaje de encendido (sol).
A partir de este punto, la descarga se vuelve independiente y no hay necesidad de ionizador externo. El número de iones puede volverse tan grande que la resistencia de la brecha interelectrodo disminuirá y la tensión (SD) caerá en consecuencia.
Luego, en el intervalo de interelectrodo, el área de la corriente comienza a estrechar, y la resistencia crece y, por lo tanto, el voltaje (DE) está creciendo.
Al intentar aumentar el voltaje de gas se ioniza completamente. La resistencia y las caídas de voltaje a cero, y la corriente crece muchas veces. Resulta de descarga de arco (EF.).
Wah muestra que el gas no obedece la ley de Ohm.
4. Procesos en Gaza.
Procesos que pueden conduce a la formación de una avalancha de electrones mostrados. en la imagen.
Estos son elementos de la teoría de la alta calidad de Townsend.
5. Descarga brillante.
Para bajas presiones Y se pueden observar pequeñas tensiones esta descarga.
K - 1 (espacio oscuro de Astonvo).
1 - 2 (película cátodo luminosa).
2 - 3 (espacio de Crookso Oscuro).
3 - 4 (primer brillo del cátodo).
4 - 5 (espacio de Faradayevo Oscuro)
5 - 6 (pilar de ánodo positivo).
6 - 7 (espacio oscuro anódico).
7 - A (brillo anódico).
Si hace que el ánodo se pueda mover, entonces la longitud del pilar positivo se puede ajustar, casi sin cambiar el tamaño de la región a - 5.
En las áreas oscuras, las partículas se aceleran y el conjunto de energía, los procesos de ionización y recombinación se producen en brillante.
Abstracto de la física
en el tema:
"Corriente eléctrica en gases".
Corriente eléctrica en gases.
1. Descarga eléctrica en gases.
Todos los gases están en condiciones naturales no conducen la corriente eléctrica. Lo que se puede ver en la siguiente experiencia:
Tome el electrómetro con el condensador del plano adjunto a él y carguelo. A temperatura ambiente, si el aire está lo suficientemente seco, el condensador no se descarga notablemente: la posición de la flecha del electrómetro no cambia. Para notar la disminución en el ángulo de la deflexión de la flecha del electrómetro, requerido por mucho tiempo. Esto demuestra que la corriente eléctrica en el aire entre los discos es muy pequeña. Esta experiencia muestra que el aire es un mal conductor de corriente eléctrica.
Hemos cambiado de experiencia: se convirtió en el aire entre los discos con la llama del alcohol. Luego, el ángulo de desviación de la flecha del electrómetro se reduce rápidamente, es decir, La diferencia de potenciales entre los discos del condensador se reduce: el condensador se descarga. En consecuencia, el aire calentado entre los discos se ha convertido en un conductor, y la corriente eléctrica está instalada en ella.
Las propiedades aislantes de los gases se explican por el hecho de que no tienen cargas eléctricas libres: los átomos y las moléculas de gas están en estado natural son neutrales.
2. Ionización del gas.
La experiencia experimental muestra que en los gases bajo la influencia de la alta temperatura, aparecen partículas cargadas. Surgen debido a la escisión de uno o más electrones de los átomos de gas, como resultado del cual aparecen un ión y electrones positivos en lugar de un átomo neutro. Algunos de los electrones resultantes pueden ser capturados por otros átomos neutros, y luego aparecerán los iones negativos. Se llama la decadencia de las moléculas de gas a los electrones y los iones positivos. ionización del gas.
El calentamiento de gas a alta temperatura no es la única forma de ionizar moléculas o átomos de gas. La ionización de gas puede ocurrir bajo la influencia de varias interacciones externas: un fuerte calentamiento de gas, rayos de rayos X, rayos A, B y G que surgen durante la caries radioactiva, los rayos cósmicos, el bombardeo de moléculas de gas con electrones o iones de movimiento rápido. Los factores de ionización de gas se llaman ionizadores. Característica cuantitativa Se sirve el proceso de ionización. intensidad de ionización, El número medido por el número de pares de partículas cargadas que surgen en una unidad de volumen de gas por unidad de tiempo.
La ionización del átomo requiere los costos de una cierta energía, la energía de la ionización. Para ionizar un átomo (o moléculas), es necesario trabajar contra las fuerzas de interacción entre el electrón tirado y el resto del átomo (o moléculas). Este trabajo se llama el funcionamiento de la ionización A i. La magnitud del funcionamiento de la ionización depende de la naturaleza química del gas y el estado de energía del electrón roto en el átomo o la molécula.
Después de la terminación del ionizador, el número de iones en el gas a lo largo del tiempo disminuye y al final de los iones desaparece en absoluto. La desaparición de iones se explica por el hecho de que los iones y los electrones están involucrados en el movimiento térmico y, por lo tanto, se interpretan entre sí. Cuando una colisión de un ion positivo y un electrón, se pueden reunir en un átomo neutral. De manera similar, en la colisión de iones positivos y negativos, el ión negativo puede dar su exceso de electrón al ion positivo y ambos iones se convertirán en átomos neutros. Este proceso de neutralización mutua de iones se llama. recombinación de iones. Durante la recombinación de un ión y electrón positivo o dos iones, cierta energía está exenta igual a la energía gastada en la ionización. Se emite en parte en forma de luz, y por lo tanto, la recombinación de iones está acompañada por un brillo (resplandor de recombinación).
En los fenómenos de la descarga eléctrica en los gases, la ionización de los átomos por choques electrónicos desempeña un papel importante. Este proceso es que un electrón en movimiento que tiene suficiente energía cinética, con un átomo neutro, elimina uno o más electrones atómicos con un átomo neutro, como resultado de lo cual el átomo neutro se convierte en un ion positivo, y aparecen nuevos electrones en el El gas (aparecen nuevos electrones (esto se considerará más adelante).
La siguiente tabla muestra el valor de la energía de ionización de algunos átomos.
3. El mecanismo de conductividad eléctrica de los gases.
El mecanismo de la conductividad de los gases es similar al mecanismo de conductividad de las soluciones y fusión de electrolitos. En ausencia de un campo externo, las partículas cargadas, así como las moléculas neutros se mueven caóticas. Si los iones y los electrones libres resultan estar en un campo eléctrico externo, llegan al movimiento direccional y crea una corriente eléctrica en los gases.
Por lo tanto, la corriente eléctrica en el gas es un movimiento dirigido de iones positivos al cátodo, y iones negativos y electrones al ánodo. La corriente total en el gas se compone de dos flujos de partículas cargadas: el flujo que llega al ánodo y el flujo dirigido al cátodo.
En los electrodos hay neutralización de partículas cargadas, como en el paso de la corriente eléctrica a través de las soluciones y fusión de electrolitos. Sin embargo, en los gases no hay liberación de sustancias en los electrodos, como es el caso en soluciones de electrolita. Los iones de gas, que se aproximan a los electrodos, les dan cargos, se convierten en moléculas neutras y se difunden de nuevo a gas.
Otra diferencia en la conductividad eléctrica de los gases y soluciones ionizados (fundidos) de los electrolitos es que una carga negativa durante el paso de corriente a través de gases se lleva a cabo principalmente por iones no negativos, y los electrones, aunque la conductividad debido a los iones negativos también puede desempeñar un papel. .
Por lo tanto, los gases combinan la conductividad electrónica, similar a la conductividad de los metales, con una conductividad iónica, de tal conductividad. soluciones acuosas y el electrolito se derrite.
4. Múltiples descargas de gas.
El proceso de pasar la corriente eléctrica a través del gas se llama descarga de gas. Si la conductividad eléctrica del gas es creada por ionizadores externos, la corriente eléctrica que se produce en ella se llama descarga de gas no pasajeros. Con la terminación de la acción de los ionizadores externos, la descarga insubriva se detiene. La descarga de gas desconocida no está acompañada por un brillo de gas.
A continuación se muestra una gráfica de la dependencia de la corriente de la corriente desde el voltaje en la descarga más baja en el gas. Para construir el horario, se usó un tubo de vidrio con dos apilados en el vaso con electrodos de metal. La cadena se recoge como se muestra en la figura a continuación.
Con un cierto voltaje, hay un momento en el que todas las partículas cargadas formadas en el gas ionizador de gas se alcanzan durante el mismo tiempo de los electrodos. Un aumento adicional en el voltaje ya no puede conducir a un aumento en el número de iones portátiles. La corriente alcanza la saturación (parcela horizontal del gráfico 1).
5. Descarga de gas independiente.
Descarga eléctrica en un gas que se almacena después de que se llama la terminación del ionizador externo una descarga de gas independiente . Para su implementación, es necesario que, como resultado de la descarga en Gaza, los cargos libres formados continuamente. La fuente principal de su aparición es la ionización de choque de las moléculas de gas.
Si, después de lograr la saturación, continúe aumentando la diferencia de potencial entre los electrodos, la corriente de la corriente con un voltaje suficientemente grande aumentará dramáticamente (gráfico 2).
Esto significa que aparecen iones adicionales en el gas, que están formados por la acción del ionizador. La corriente de la corriente puede aumentar cientos y miles de veces, y el número de partículas cargadas que surgen en el proceso de descarga puede ser tan grande que el ionizador externo no será necesario para mantener la descarga. Por lo tanto, ahora se puede eliminar el ionizador.
¿Cuáles son las causas de un fuerte aumento en la corriente a altos voltajes? Considere cualquiera o par de partículas cargadas (ion positivo y electrón) formadas debido a la acción de un ionizador externo. El electrón libre apareció de esta manera, comienza a moverse a un elemento de electrodo positivo, y un ion positivo al cátodo. En su camino, el electrón se encuentra con los iones y los átomos neutros. En los intervalos entre dos colisiones consecutivas, la energía electrónica aumenta debido al trabajo de las fuerzas de campo eléctrico.
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Cuanto mayor sea la diferencia potencial entre los electrodos, mayor será la fuerza del campo eléctrico. La energía cinética del electrón antes de la siguiente colisión es proporcional a la resistencia del campo y la longitud del kilometraje electrónico libre: MV 2/2 \u003d EEL. Si la energía de electrones cinética excede la operación del I I, que debe hacerse para ionizar el átomo neutro (o la molécula), es decir, MV 2\u003e A i, luego, cuando el electrón se coloca con un átomo (o molécula), es la ionización. Como resultado, en lugar de un electrón, dos se producen (enrojeciendo al átomo y se escapan del átomo). Ellos, a su vez, reciben energía en el campo y el ionizuet que se aproximan a los átomos, etc. Como resultado, el número de partículas cargadas está aumentando rápidamente, se produce una avalancha electrónica. El proceso descrito se llama. ionización por golpe electrónico.
Pero no se puede mantener una ionización por huelga de electrones para mantener una carga independiente. De hecho, debido a que todos los electrones que surgen de esta manera se mueven hacia el ánodo y al llegar al ánodo "abandonar el juego". Para mantener la descarga, la emisión de electrones del cátodo es necesaria ("emisión" significa "emisión"). La emisión de electrones puede deberse a varias razones.
Iones positivos formados en la colisión de electrones con átomos neutros, con su movimiento al cátodo, son adquiridos por los más grandes energía cinética. Al atacar los iones tan rápidos sobre el cátodo de los electrones de la superficie del cátodo se eliminan.
Además, el cátodo puede emitir electrones cuando se calienta a una temperatura grande. Este proceso se llama emisión termoelectrónica. Puede ser considerado como evaporación de electrones de metal. En muchos sólidos La emisión termoelectrónica ocurre a temperaturas en las que la evaporación de la sustancia misma sigue siendo pequeña. Tales sustancias y se utilizan para la fabricación de cátodos.
Con una descarga independiente, el calentamiento del código puede ocurrir debido al bombardeo de sus iones positivos. Si las iones de energía no son demasiado grandes, no se produce los golpes de electrones del cátodo y los electrones se emiten debido a la emisión termoelectrónica.
6. Diferentes tipos de autodescarga y su uso técnico.
Dependiendo de las propiedades y el estado del gas, la naturaleza y la ubicación de los electrodos, así como de los electrodos de voltaje aplicados se producen diferentes tipos Auto-descarga. Considera algunos de ellos.
UNA. Pequeña descarga.
La descarga brilla intensamente se observa en gases a bajas presiones del orden de varias decenas de milímetros de pilar de mercurio y menos. Si considera el auricular con una descarga de brillo, puede ver que las partes principales de la descarga del resplandor son espacio oscuro del cátodo dramáticamente distante de ello negativo o resplandor que entran gradualmente en el área fARADAY CASAS. Estas tres áreas forman una parte del cátodo de la descarga, seguidas de la parte luminosa principal de la descarga, que define sus propiedades ópticas y se llama post positivo.
El papel principal en el mantenimiento de la descarga del resplandor se juega en las dos primeras áreas de su parte del cátodo. Característica distintiva Este tipo de descarga es una fuerte gota El potencial cerca del cátodo, que se asocia con una gran concentración de iones positivos en las regiones del límite I y II causadas por una velocidad relativamente baja del movimiento de iones en el cátodo. En el espacio oscuro del cátodo, hay una fuerte aceleración de electrones y iones positivos, eliminando los electrones del cátodo. En el área de la luminiscencia brillante, los electrones producen la ionización intensiva de los golpes de las moléculas de gas y pierden su energía. Aquí están los iones positivos necesarios para mantener la descarga. La fuerza del campo eléctrico en esta área es pequeña. El brillo que brilla intensamente es causado principalmente por la recombinación de iones y electrones. La longitud del espacio oscuro del cátodo está determinado por las propiedades del gas y el material del cátodo.
En el área del pilar positivo, la concentración de electrones e iones es aproximadamente la misma y muy grande, lo que causa la mayor conductividad eléctrica del pilar positivo y una ligera caída en el potencial. El brillo del pilar positivo está determinado por el brillo de las moléculas de gas excitadas. Cerca del ánodo, se observa nuevamente un cambio comparativamente agudo en el potencial asociado con el proceso de generación de iones positivos. En algunos casos, un pilar positivo se desintegra en sitios brillantes separados. estratos Intervalos oscuros dados.
Un pilar positivo no desempeña un papel importante en el mantenimiento de la descarga brillante, por lo tanto, con una disminución en la distancia entre las tuberías, la longitud de la publicación positiva se reduce y puede desaparecer en absoluto. Es diferente con la longitud del espacio oscuro del cátodo, que cuando los electrodos de relaje no cambian. Si los electrodos se han acercado a tanto que la distancia entre ellos se volverá menos que la longitud del espacio oscuro del cátodo, luego se detendrá la descarga brillante en el gas. Los experimentos muestran que, con otras cosas que son iguales, la longitud d del espacio oscuro del cátodo es inversamente proporcional a la presión del gas. Por lo tanto, a presiones suficientemente bajas, los electrones que se derraman del cátodo con iones positivos pasan a través del gas casi sin colisión con sus moléculas, formando electrónico , o rayos catódicos .
La descarga brillante se usa en tubos de transmisión de gas, lámparas de luz diurna, estabilizadores de voltaje, para producir vigas electrónicas y de iones. Si el cátodo hace una hendidura, las vigas de iones estrechas pasan a través del espacio del cátodo, a menudo referidas a rayos de canal. El fenómeno es ampliamente utilizado. pulverización catódica . La destrucción de la superficie del cátodo bajo la acción de los iones positivos golpeándola. Los fragmentos ultramicroscópicos del material del cátodo vuelan en todas las direcciones en líneas directas y cubren la capa delgada de la superficie de los cuerpos (especialmente dielectrics) colocados en el tubo. De esta manera, los espejos están hechos para una serie de instrumentos, se aplica una capa fina de metal a las células de selenio.
B. Descarga de la corona.
La descarga de la corona se produce cuando presión normal En un gas, que se encuentra en un campo eléctrico eléctrico fuertemente no uniforme (por ejemplo, cerca de los bordes o líneas de alto voltaje). Con una descarga de corona, la ionización de gas y su brillo se producen solo cerca de los electrodos de coronación. En el caso de la coronación del cátodo (corona negativa), los electrones que causan la ionización de choque de las moléculas de gas se eliminan del cátodo cuando se bombardean por sus iones positivos. Si el ánodo es coronado (corona positiva), el nacimiento de los electrones se produce debido a la fotoionización del gas cerca del ánodo. La corona es un fenómeno dañino, acompañado de una pérdida de fugas y pérdida de energía eléctrica. Para reducir la coronación, aumenta el radio de curvatura de conductores, y su superficie se hace posible sin problemas. A un voltaje bastante alto entre los electrodos, la descarga de la corona entra en la chispa.
Con un voltaje aumentado, la descarga de la corona en el borde adquiere el tipo de líneas de luz que emanan de la punta e intermitentes. Estas líneas que tienen una serie de fesmos y curvas forman una similitud de cepillo, como resultado de lo que se llama así una descarga. kisterev .
La nube de tormenta de tormenta cargada induce las cargas eléctricas del signo opuesto en la superficie de la tierra. Especialmente gran carga se acumula en el rally. Por lo tanto, antes de una tormenta eléctrica o durante una tormenta eléctrica, a menudo en el rally y las esquinas afiladas, los objetos altamente elevados parpadean similares a las borlas de los conos ligeros. Desde hace mucho tiempo, este brillo se llama incendios de St. Elma.
Especialmente a menudo los escaladores se convierten en testigos. A veces, los más grandes no son solo objetos metálicos, sino también las puntas del cabello en la cabeza están decoradas con pequeñas borlas luminosas.
Una descarga de corona debe ser considerada, tratando con alto voltaje. En presencia de partes sobresalientes o alambres muy delgados, la descarga de la corona puede comenzar. Esto conduce a fugas de electricidad. Cuanto mayor sea el voltaje de la línea de alto voltaje, más espesor debe ser los cables.
C. Descarga de chispas.
La descarga de la chispa tiene la forma de las hebras de ramas de zigzag brillante, que impregnan la brecha de descarga y desaparecen al reemplazar nuevas. Los estudios han demostrado que los canales de descarga de chispas comienzan a crecer a veces de un electrodo positivo, a veces de negativo, y a veces desde algún punto entre los electrodos. Esto se explica por el hecho de que la ionización del golpe en el caso de una descarga de chispas no está en todo el volumen de gas, sino de acuerdo con los canales individuales que pasan en aquellos lugares en los que la concentración de iones resolvió accidentalmente ser los más grandes. . La descarga de chispas está acompañada de excreción. gran número Calor, gas brillante, bacalao o trueno. Todos estos fenómenos son causados \u200b\u200bpor avalanchas electrónicas y de iones, que se producen en canales de chispa y conducen a un enorme aumento de la presión que alcanza los 10 7 ¸10 8 PA, y aumenta la temperatura a 10.000 ° C.
Un ejemplo característico de la descarga de chispas es un rayo. El canal de enlace principal tiene un diámetro de 10 a 25 cm., Y la longitud del rayo puede alcanzar varios kilómetros. Poder maximo La corriente del pulso de rayos alcanza las decenas y cientos de miles de amplificadores.
Con una pequeña longitud del espacio de descarga, la descarga de chispas causa una destrucción específica de un ánodo llamado erosión . Este fenómeno se usó en el método de espacio eléctrico de corte, taladrado y otros tipos de procesamiento de metales precisos.
La brecha de la chispa se utiliza como un fusible de la sobretensión en líneas eléctricas Transmisiones (por ejemplo, en líneas telefónicas). Si una corriente fuerte a corto plazo pasa cerca de la línea, se inducen voltajes y corrientes en los cables de esta línea, lo que puede destruir la instalación eléctrica y son peligrosos para las vidas de las personas. Para evitar esto, se utilizan fusibles especiales que consisten en dos electrodos curvos, uno de los cuales se une a la línea, y el otro está conectado a tierra. Si el potencial de la línea en relación con la Tierra aumenta mucho, entonces se produce una descarga de la chispa entre los electrodos, que, junto con el aire calentados, se elevan hacia arriba, se alargan y se rompen.
Finalmente, la chispa eléctrica se usa para medir grandes diferencias potenciales con descarga de bola Cuyos electrodos sirven dos bolas de metal con una superficie pulida. Las bolas se mueven, y se sirve la diferencia de potencial medida en ellos. Luego, las bolas se llevan mientras la chispa no se desliza entre ellos. Conociendo el diámetro de las bolas, la distancia entre ellos, la presión, la temperatura y la humedad del aire, encuentran la diferencia en potenciales entre bolas en tablas especiales. Este método se puede medir con una precisión de varios por ciento de la diferencia potencial sobre decenas de miles de voltios.
D. Descarga de arco.
La descarga de arco fue abierta por V. V. Petrov en 1802. Esta descarga es una de las formas de la descarga de gas, llevada a cabo a alta densidad de corriente y un voltaje relativamente bajo entre los electrodos (aproximadamente varias decenas de voltios). La principal causa de descarga de arco es la emisión intensiva de termoelectrones con un cátodo caliente. Estos electrones se aceleran por un campo eléctrico y producen la ionización de choque de las moléculas de gas, debido a resistencia eléctrica La brecha de gas entre los electrodos es relativamente pequeña. Si reducimos la resistencia de la cadena exterior, aumenta la resistencia de la corriente de descarga del arco, la conductividad de la brecha de gas es tanto un aumento en que se reduce el voltaje entre los electrodos. Por lo tanto, dicen que la descarga del arco tiene una característica de caída de voltios. A la presión atmosférica, la temperatura del cátodo alcanza los 3000 ° C. Los electrones, el ánodo de bombardeo, crean una profundización (cráter) en ella y calentarlo. La temperatura del cráter es de aproximadamente 4000 ° C, y a altas presiones de aire alcanza 6000-7000 ° C. La temperatura del gas en el canal de descarga de arco alcanza los 5000-6000 ° C, se produce una termoionización intensiva.
En algunos casos, la descarga de arco se observa a una temperatura de cátodo relativamente baja (por ejemplo, en una lámpara de arco de mercurio).
En 1876, P. N. Apple por primera vez usó un arco eléctrico como fuente de luz. En la "vela de las manzanas" se ubicaron en paralelo y se separaron por la capa curva, y sus extremos están conectados por el "puente de almacenamiento" conductor. Cuando la corriente se encendió, el puente ignorante quemado y se formó el arco eléctrico entre los carbones. A medida que las quemaduras de carbón, la capa aislante se evaporó.
La descarga de arco se utiliza como fuente de luz y hoy, por ejemplo, en proyectiles y dispositivos de proyección.
Calor Descarga de arco le permite usarlo para un dispositivo de arco de dispositivo. Actualmente, los hornos de arco, alimentados por una corriente muy grande, se utilizan en varias áreas industriales: para fundición de acero, hierro fundido, ferroaloyas, bronce, obtención de carburo de calcio, óxido de nitrógeno, etc.
En 1882, N. N. Benardos Arc La descarga se usó por primera vez para corte y soldadura de metal. La descarga entre el electrodo de carbono fijo y el metal calienta el lugar de conexión de dos hojas metálicas (o placas) y las soltan. El mismo método Benardos se aplicó para cortar las placas de metal y obtener agujeros en ellos. En 1888, N. G. Slavs mejoró este método de soldadura, reemplazando el electrodo de carbón con metal.
La descarga de arco se utilizó para usar en un rectificador de mercurio, convertir una corriente eléctrica alterna en una dirección constante.
MI. Plasma.
El plasma es un gas parcial o completamente ionizado, en el que la densidad de positivo y cargos negativos Casi lo mismo. Por lo tanto, el plasma es generalmente un sistema eléctricamente neutral.
La característica cuantitativa del plasma es el grado de ionización. El grado de ionización del plasma A se denomina relación de la concentración de volumen de partículas cargadas a la concentración volumétrica total de partículas. Dependiendo del grado de ionización del plasma, se divide en ionizado débil (A es una parte del porcentaje), parcialmente ionizado (A alrededor de un par de por ciento) y completamente ionizado (A está cerca del 100%). El plasma débilmente ionizado en condiciones naturales son las capas superiores de la atmósfera - ionosfera. El sol, las estrellas calientes y algunas nubes interestelares son plasma completamente ionizadas, que se forma a alta temperatura.
La energía promedio de varios tipos de partículas que constituye el plasma puede diferir significativamente entre sí. Por lo tanto, el plasma es imposible de ser caracterizado por un valor de temperatura; distinguir temperatura electrónica TE, temperatura de iones T i (o temperaturas de iones, si hay iones de varias variedades en plasma) y la temperatura de los átomos neutros t a (componentes neutrales). Tal plasma se llama no erótico, en contraste con el plasma isotérmico, en el que las temperaturas de todos los componentes son las mismas.
El plasma también se divide en alta temperatura (T i "10 6 -10 8 o más) y de baja temperatura. (T I.<=10 5 К). Это условное разделение связано с особой влажностью высокотемпературной плазмы в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза.
El plasma tiene una serie de propiedades específicas, lo que hace posible lo considerar como un cuarto estado especial de la sustancia.
Debido a la alta movilidad, las partículas plasmáticas cargadas se mueven fácilmente bajo la acción de los campos eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, cualquier interrupción de la neutralidad eléctrica de las áreas plasmáticas individuales causadas por la acumulación de partículas de una señal de carga se elimina rápidamente. Los campos eléctricos emergentes mueven las partículas cargadas hasta que se restaure la neutralidad eléctrica y el campo eléctrico no será cero. A diferencia del gas neutro, entre las moléculas de las cuales hay fuerzas de corto alcance, entre partículas plasmáticas cargadas, hay fuerzas de coulomb, disminuyendo relativamente lento con la distancia. Cada partícula interactúa inmediatamente con un gran número de partículas circundantes. Debido a esto, junto con el movimiento térmico caótico, las partículas de plasma pueden participar en una variedad de movimientos ordenados. El plasma se ve fácilmente emocionado por varios tipos de oscilaciones y ondas.
La conductividad del plasma aumenta a medida que se escucha el grado de ionización. A altas temperaturas, el plasma completamente ionizado se está acercando a los superconductores.
El plasma de baja temperatura se aplica en fuentes de luz de descarga de gas, en tubos luminosos de inscripciones publicitarias, en lámparas de luz diurna. La lámpara de descarga de gas se usa en muchos dispositivos, por ejemplo, en los láseres de gas: fuentes de luz cuántica.
El plasma de alta temperatura se utiliza en generadores magnetohidrodinámicos.
Recientemente se creó un nuevo dispositivo - antorcha de plasma. El Plasmanent crea poderosos chorros de plasma de baja temperatura denso, ampliamente utilizado en varios campos de tecnología: para cortar y soldar de metales, pozos de perforación en rocas sólidas, etc.
Lista de referencias:
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2) Curso de física (en tres volúmenes). T. II. Electricidad y magnetismo. Estudios. Manual para los gráficos. / DETLAF A.A., Yavorsky B. M., Milovskaya L. B. PRAD. 4º, recreación. - M.: Escuela Superior, 1977. - 375 p.
3) Electricidad. / Er. Kalashnikov. Ed. Ciencia, Moscú, 1977.
4) Física. / B. B. BUKHOVTSEV, YU. L. KLIMONTOVICH, G. YA. MYAKYSHEV. Edición 3er, recreación. - M.: Iluminación, 1986.
1. Ionización, su esencia y tipos.
La primera condición para la existencia de una corriente eléctrica es la presencia de portadores de carga gratuita. En los gases, surgen como resultado de la ionización. Bajo la acción de los factores de ionización de una partícula neutra separada electrónicamente. El átomo se convierte en un ion positivo. Por lo tanto, se producen 2 tipos de portadores de carga: ion positivo y electrón libre. Si el electrón se une al átomo neutro, se produce el ion negativo, es decir, es decir, Tercer tipo de portadores de carga. El gas ionizado se llama el conductor del tercer tipo. Aquí hay 2 tipos de conductividad: electrónica e iónica. Simultáneamente con los procesos de ionización hay un proceso inverso - recombinación. Para la separación de electrones de un átomo, es necesario gastar energía. Si la energía se produce desde el exterior, entonces los factores que contribuyen a la ionización se denominan externos (alta temperatura, radiación ionizante, radiación Y / F, campos magnéticos fuertes). Dependiendo de los factores de ionización, se llama termoionización, fotoionización. Además, la ionización puede ser causada por un golpe mecánico. Los factores de ionización se dividen en natural y artificial. Natural causado por la radiación del sol, el fondo radioactivo de la tierra. Además de la ionización externa, hay interno. Ella está dividida en shock y se puso a paso.
Ionización de impacto.
Con un voltaje bastante alto, los electrones overclockeados por el campo a altas velocidades se convierten en la fuente de ionización. En el golpe de tal electrón sobre un átomo neutro, un electrón se elimina de un átomo. Esto ocurre cuando la energía de la energía de electrones supera la energía de ionización del átomo. El voltaje entre los electrodos debe ser suficiente para comprar la energía deseada. Esta tensión se llama ionización. Por cada uno tiene su propio valor.
Si la energía de un electrón móvil es menor de lo necesario, entonces cuando se excita el átomo neutro, solo se produce la excitación del átomo neutro. Si el electrón en movimiento se enfrenta a un átomo precitado, entonces se produce la ionización.
2. Descarga de gas inapropiada y su característica de voltio.
La ionización conduce al cumplimiento de la primera condición de la corriente, es decir,. A la aparición de cargos libres. Para la aparición de la corriente, es necesario tener una fuerza externa que obligue a los cargos a avanzar hacia, es decir. El campo eléctrico es necesario. La corriente eléctrica en gases se acompaña de una serie de fenómenos: formación de luz, sonido, ozono, óxidos de nitrógeno. Una combinación de fenómenos que acompañan la corriente a través de una descarga de gases de gas. A menudo, la descarga de gas se llama el proceso de flujo actual.
La descarga se llama sangría, si existe solo durante el ionizador externo. En este caso, después de la terminación del ionizador externo, no se forman nuevos portadores de carga, y la corriente se detiene. En el caso de la mala descarga, las corrientes tienen una magnitud de un pequeño significado, y no hay gasa.
Descarga independiente de gas, sus tipos y características.
Una descarga de gas independiente es una descarga que puede existir después de la terminación del ionizador externo, es decir, Debido a la ionización de impacto. En este caso, se observan fenómenos de luz y sonido, la corriente de la corriente puede aumentar significativamente.
Tipos de descarga independiente:
1. La descarga silenciosa es menor que la de la corriente, la corriente actual no excede de 1 mA, no hay fenómenos de sonido y luz. Se utiliza en fisioterapia, los metros de Geiger - Muller.
2. Descarga brillante. Con un voltaje creciente, el silencio entra en escudriñado. Ocurre a un cierto voltaje: la tensión de encendido. Depende del tipo de gas. El neón 60-80 V. también depende de la presión del gas. La descarga brillante se acompaña de un brillo, se asocia con la recombinación que reduce la energía. El color también depende del tipo de gas. Se utiliza en las lámparas indicadoras (neón, y / f bactericida, iluminación, luminiscente).
3. Descarga de arco. La corriente de la corriente 10 - 100 A. está acompañada por un brillo intenso, la temperatura en el espacio de descarga de gas alcanza varios miles de grados. La ionización alcanza casi el 100%. Gas 100% ionizado - plasma de gas frío. Ella tiene buena conductividad. Utilizado en las lámparas de mercurio de alta presión ultra-alta.
4. La descarga de chispas es una variedad de arco. Esta es una descarga de impulso - naturaleza oscilatoria. En medicina, se aplica el impacto de las oscilaciones de alta frecuencia. Se observan fenómenos de sonido intensivos en una alta densidad de corriente.
5. Descarga de la corona. Esta variedad de la descarga resplandeciente se observa en lugares donde hay un cambio brusco en la fuerza del campo eléctrico. Aquí surge cargos de avalancha y resplandor de resplandor - corona.
No hay dieléctricos absolutos en la naturaleza. El movimiento ordenado de partículas: los portadores de carga eléctrica,, es decir, la corriente se puede llamar en cualquier entorno, pero para esto necesita condiciones especiales. Lo veremos aquí, cómo los fenómenos eléctricos en gases fluyen y cómo se puede convertir el gas en un muy buen conductor de un muy buen dieléctrico. Estaremos interesados \u200b\u200ben qué condiciones surge, así como qué características se caracteriza a una corriente eléctrica en gases.
Propiedades eléctricas de los gases.
El dieléctrico es una sustancia (medio) en la que la concentración de partículas: portadores libres de la carga eléctrica, no alcanza ningún valor significativo, como resultado de lo cual la conductividad es insignificante. Todos los gases son buenos dieléctricos. Sus propiedades aislantes se utilizan en todas partes. Por ejemplo, en cualquier interruptor, la apertura de la cadena ocurre cuando los contactos se enumeran en una posición de este tipo para que la brecha de aire forme entre ellos. Los cables en líneas eléctricas también están aislados entre sí por la capa de aire.
La unidad estructural de cualquier gas es la molécula. Consiste en núcleos atómicos y nubes electrónicas, es decir, es una combinación de cargas eléctricas, de alguna manera distribuida en el espacio. La molécula de gas puede deberse a las características de su estructura o polarizar bajo la acción de un campo eléctrico externo. La abrumadora mayoría de las moléculas de gases son neutras eléctricamente en condiciones normales, ya que los cargos se compensan mutuamente.
Si se aplica un campo eléctrico al gas, las moléculas tomarán orientación dipolo, ocupando una posición espacial compensando el efecto de campo. Presentar en partículas cargadas de gas bajo la acción de las fuerzas de Coulomb comenzará el movimiento: iones positivos: en la dirección del cátodo, iones negativos y electrones hasta el ánodo. Sin embargo, si el campo tiene un potencial insuficiente, no se produce el flujo direccional unificado de los cargos, y es posible hablar más sobre las corrientes separadas, tan débiles que deben descuidarse. El gas se comporta como un dieléctrico.
Por lo tanto, para la aparición de la corriente eléctrica en los gases, es necesaria una gran concentración de portadores de carga gratuita y la presencia de campo.
Ionización
El proceso de aumento de avalancha en el número de cargos gratuitos en Gaza se llama ionización. En consecuencia, el gas en el que hay un número significativo de partículas cargadas se denomina ionizado. Se trata de gases que se crea una corriente eléctrica.
El proceso de ionización está asociado con una violación de la neutralidad de las moléculas. Debido a la separación de electrones, se producen iones positivos, la adición de un electrón a la molécula conduce a la formación de un ion negativo. Además, hay muchos electrones libres en gas ionizado. Los iones positivos y especialmente los electrones son los principales portadores de carga durante la corriente eléctrica en gases.
La ionización ocurre cuando se reporta una partícula a alguna cantidad de energía. Por lo tanto, un electrón externo en la composición de la molécula, habiendo recibido esta energía, puede abandonar la molécula. Las colisiones mutuas de las partículas cargadas con conductores neutrales para eliminar nuevos electrones, y el proceso toma un carácter de avalancha. La energía cinética de las partículas también aumenta, lo que contribuye significativamente a la ionización.
¿Dónde gasta la energía en la excitación en gases de corriente eléctrica? La ionización de gas tiene varias fuentes de energía, respectivamente, que es habitual para referirse a sus tipos.
- Campo eléctrico de ionización. En este caso, la energía potencial del campo se convierte en la energía cinética de las partículas.
- Termoionización. El aumento de la temperatura también conduce a la formación de una gran cantidad de cargos gratuitos.
- Fotoinización. La esencia de este proceso es que la cuantata de radiación electromagnética es informada por radiación electromagnética: fotones, si tienen una frecuencia suficientemente alta (ultravioleta, radiografía, gamma quanta).
- Ionización de impacto es el resultado de convertir la energía cinética de las partículas de colisión en una energía de separación de electrones. Junto con la termoionización, sirve como factor de excitación principal en gases de corriente eléctrica.
Cada gas se caracteriza por un cierto valor de umbral de la energía de ionización requerida para garantizar que el electrón se separe de la molécula, superando la barrera potencial. Este valor para el primer electrón es de varios voltios a dos docenas de voltios; Para la separación del siguiente electrón de la molécula, necesita más energía y así sucesivamente.
Cabe tener en cuenta que simultáneamente con la ionización en el gas fluye el proceso inverso, la recombinación, es decir, la restauración de las moléculas neutras bajo la acción de las fuerzas de la atracción de Coulomb.
Descarga de gas y sus tipos.
Por lo tanto, la corriente eléctrica en los gases se debe al movimiento ordenado de partículas cargadas bajo la acción del campo eléctrico aplicado a ellos. La presencia de tales cargos, a su vez, es posible debido a diversos factores de ionización.
Por lo tanto, la termoionización requiere temperaturas significativas, pero la llama abierta debido a algunos procesos químicos contribuye a la ionización. Incluso con una temperatura relativamente baja en presencia de una llama, se registra la apariencia en gases de corriente eléctrica, y la experiencia con la conductividad del gas hace que sea fácil asegurar que. Debemos poner la llama del quemador o velas entre las placas del condensador cargado. La cadena abierta antes debido a la brecha de aire en el condensador se cerrará. El galvanómetro habilitado en la cadena mostrará la corriente.
La corriente eléctrica en gases se llama descarga de gas. Debe tenerse en cuenta que para mantener la estabilidad de la descarga, la acción del ionizador debe ser permanente, ya que el gas pierde propiedades eléctricamente conductoras debido a la recombinación constante. Algunos transportistas de corriente eléctrica en gases son iones: neutralizados en electrodos, otros: los electrones: llegar al ánodo, se envían a la "plus" de la fuente del campo. Si el factor ionizante dejará de actuar, el gas volverá a convertirse nuevamente en un dieléctrico, y la corriente se detendrá. Dicha corriente que depende de la acción de un ionizador externo se denomina descarga descontentrada.
Las características del paso de la corriente eléctrica a través de los gases se describen por la dependencia específica de la corriente de la corriente de la característica de voltaje de voltaje.
Considere el desarrollo de la descarga de gas en la gráfica de la adicción al voltio. Con un voltaje creciente hasta cierto valor, U 1 aumenta la corriente en proporción a ella, es decir, la ley de OHMA se realiza. La energía cinética aumenta, y en consecuencia, la velocidad de los cargos en el gas, y este proceso está por delante de la recombinación. A los valores de voltaje de U 1 a U 2, esta relación está rota; Al llegar a U 2, todos los portadores de carga alcanzan los electrodos, no tanto para recombinar. Todos los cargos gratuitos están involucrados, y los aumentos de voltaje adicional no conducen a un aumento en la corriente. Esta naturaleza del movimiento de los cargos se llama corriente de saturación. Por lo tanto, se puede decir que la corriente eléctrica en los gases también se debe a las peculiaridades del comportamiento del gas ionizado en campos eléctricos de varias tensiones.
Cuando la diferencia potencial en los electrodos alcanza un cierto valor U 3, el voltaje se vuelve suficiente para que el campo eléctrico cause una ionización de gas similar a la avalancha. La energía cinética de los electrones libres ya es suficiente para la ionización de impacto de las moléculas. La velocidad de ellos al mismo tiempo en la mayoría de los gases es de aproximadamente 2000 km / s y más (se calcula mediante la fórmula aproximada V \u003d 600 u I, donde U I es potencial de ionización). En este punto, hay un desglose de gas y un aumento significativo en la corriente debido a una fuente de ionización interna. Por lo tanto, esta descarga se llama independiente.
La presencia de un ionizador externo en este caso ya no juega roles para mantener la corriente eléctrica en gases. Una descarga independiente en diferentes condiciones y con diferentes características de la fuente del campo eléctrico puede tener ciertas características. Selecciona tales tipos de autodescarga, como smoldering, chispa, arco y corona. Miraremos cómo se comportan la corriente eléctrica en los gases, brevemente para cada uno de estos tipos.
En una diferencia de potencial suficiente entre 100 (e incluso menos) a 1000 voltios para excitar la autodescarga. Por lo tanto, la descarga que brilla intensamente caracterizada por un pequeño valor de la fuerza actual (de 10 -5 a a 1 a) ocurre en las presiones de no más de unos pocos milímetros de pilares de mercurio.
En el tubo con gas enrarrafiado y electrodos fríos, la descarga brillante generadora parece un cable luminoso delgado entre los electrodos. Si continúa bombeando gasolón del tubo, se observará el desenfoque del cable, y en las presiones en las décimas calificaciones de milímetros del poste de Mercurio, el brillo llena el tubo casi completamente. Falta el brillo cerca del cátodo, en el llamado espacio de cátodo oscuro. El resto se llama una publicación positiva. Al mismo tiempo, los principales procesos que aseguran que la existencia de la descarga se localiza en el espacio de cátodo oscuro y en la región adyacente a ella. Existe una aceleración de partículas de gas cargadas, eliminando los electrones del cátodo.
Cuando se arde la descarga, la causa de la ionización es la emisión electrónica del cátodo. Los electrones emitidos por el cátodo producen la ionización de golpes de las moléculas de gas, que surgen iones positivos causan emisiones secundarias del cátodo y así sucesivamente. El brillo del poste positivo está conectado principalmente con el retorno de los fotones de las moléculas de gas excitadas, y para varios gases es característica de un cierto color. Un pilar positivo participa en la formación de una descarga de descarga solo como una parcela de un circuito eléctrico. Si trae los electrodos, puede lograr la desaparición de un pilar positivo, pero la descarga no se detendrá. Sin embargo, con una reducción adicional en la distancia entre los electrodos, la descarga brillante no podrá existir.
Cabe señalar que para este tipo de corriente eléctrica en los gases, la física de algunos procesos aún no está completamente aclarada. Por ejemplo, sigue sin estar claro la naturaleza de las fuerzas que causan un aumento en la corriente para expandirse en la superficie del área del cátodo, lo que participa en la descarga.
Descarga de chispas
La desglose de la chispa tiene un carácter de pulso. Ocurre en las presiones cercanas a la atmósfera normal, en los casos en que la potencia de la fuente de alimentación no sea suficiente para mantener una descarga estacionaria. La intensidad del campo es grande y puede alcanzar los 3 MB / m. El fenómeno se caracteriza por un fuerte aumento en la corriente eléctrica de descarga en el gas, al mismo tiempo, el voltaje es extremadamente rápido, y la descarga se detiene. A continuación, la diferencia potencial aumenta de nuevo, y se repite todo el proceso.
En este caso, el tipo de descarga está formado por canales de chispa a corto plazo, cuyo crecimiento puede comenzar con cualquier punto entre los electrodos. Esto se debe al hecho de que la ionización de impacto se produce al azar en lugares donde se concentra actualmente el mayor número de iones. Cerca del canal de la chispa, el gas se calienta rápidamente y experimenta una expansión térmica que causa ondas acústicas. Por lo tanto, la descarga de la chispa está acompañada por un crujido, así como la liberación del calor y un brillo brillante. Los procesos de una ionización de la avalancha generan alta presión y temperaturas a 10 mil grados y más alto.
El ejemplo más brillante de una descarga de chispa natural es un rayo. El diámetro del canal de cremallera de chispa principal puede ser de varios centímetros a 4 m, y la longitud del canal está a 10 km. El valor de la corriente fluye de hasta 500 mil amperios, y la diferencia potencial entre la nube del trueno y la superficie de la tierra alcanza un miles de millones de voltios.
El rayo más largo con una longitud de 321 km se observó en 2007 en Oklahoma, EE. UU. El titular de registro de la duración fue un rayo, fijado en 2012 en los Alpes franceses, duró más de 7.7 segundos. Cuando se golpea los rayos, el aire puede calentar hasta 30 mil grados, que es 6 veces la temperatura de la superficie visible del sol.
En los casos en que el poder de la fuente del campo eléctrico sea lo suficientemente grande, la descarga de la chispa se desarrolla en el arco.
Este tipo de autodescarga se caracteriza por una densidad de alta corriente y una pequeña (menos que cuando la descarga). La distancia del desglose es pequeña gracias a la ubicación cercana de los electrodos. La descarga se inicia mediante la emisión de un electrón de la superficie del cátodo (para los átomos de los metales, el potencial de ionización es pequeño en comparación con las moléculas de gas). Durante el desglose entre los electrodos, se crean las condiciones bajo las cuales el gas conduce la corriente eléctrica y se produce una descarga de chispas, una cadena de cierre. Si la potencia de la fuente de voltaje es lo suficientemente grande, las descargas de chispas van a un arco eléctrico estable.
La ionización en la descarga de arco alcanza casi el 100%, la corriente de la corriente es muy grande y puede ser de 10 a 100 amperios. Ante la presión atmosférica, el ARC puede calentar hasta 5-6 mil grados, y el cátodo es de hasta 3 mil grados, lo que conduce a las intensas emisiones termoelectrónicas de su superficie. El bombardeo de ánodo por electrones conduce a una destrucción parcial: se forma un rebaje: un cráter con una temperatura de aproximadamente 4000 ° C. Un aumento de la presión implica un aumento aún mayor de la temperatura.
Durante la dilución de los electrodos, la descarga del arco permanece estable a una cierta distancia, lo que le permite luchar contra aquellas áreas de equipos eléctricos, donde es perjudicial debido a la corrosión causada por él y los contactos de agotamiento. Estos son dispositivos como los interruptores de alto voltaje y circuito, contactores y otros. Uno de los métodos de controlar el arco que surge de la apertura de contactos es el uso de cámaras DuoGogasy según el principio del alargamiento del arco. Se utilizan muchos otros métodos: Pase de contacto, el uso de materiales con alto potencial de ionización, etc.
El desarrollo de la descarga de corona se produce bajo la presión atmosférica normal en campos inhomogéneos fuertemente en electrodos con una gran superficie de curvatura. Puede ser agujas, mástiles, alambres, varios elementos de equipos eléctricos, teniendo una forma compleja e incluso cabello humano. Tal electrodo se llama coronación. Procesos de ionización y, en consecuencia, el brillo de gas se produce solo cerca de ella.
La corona se puede formar tanto en el cátodo (corona negativa) en el bombardeo de sus iones y en el ánodo (positivo) como resultado de la fotoionización. La corona negativa, en la que el proceso de ionización, como resultado del térmisionario, se dirige desde el electrodo, se caracteriza por una luminiscencia uniforme. En la corona positiva, se pueden observar los serpentinas: las líneas luminosas de la configuración rota, que pueden convertirse en canales de chispas.
Un ejemplo de una descarga de corona en condiciones naturales son los episodios de altos mástiles, las tapas de los árboles y así sucesivamente. Se forman con una gran tensión del campo eléctrico en la atmósfera, a menudo frente a una tormenta eléctrica o durante una ventisca. Además, se registraron en la portada de aeronaves en la nube de cenizas volcánicas.
La descarga de la corona en los cables de la vuelta conduce a una pérdida significativa de electricidad. Con un voltaje grande, la descarga de la corona puede moverse en el arco. La lucha contra ella se lleva a cabo de varias maneras, por ejemplo, al aumentar el radio de curvatura de conductores.
Corriente eléctrica en gas y plasma.
El gas ionizado total o parcialmente se llama plasma y se considera que es el cuarto estado agregado de la sustancia. En general, el plasma es eléctricamente neutro, ya que la carga total de los componentes de sus partículas es cero. Esto lo distingue de otros sistemas de partículas cargadas, como, por ejemplo, paquetes electrónicos.
En condiciones naturales de plasma, se forma, como regla, a altas temperaturas debido a la colisión de átomos de gas a altas velocidades. La parte abrumadora de la materia de Baryon en el universo está en estado de plasma. Estas son estrellas, parte de la sustancia interestelar, gas intergaláctico. La época de la Tierra también representa un plasma enrarecido débilmente ionizado.
El grado de ionización es una característica importante de la plasma: las propiedades conductivas dependen de ella. El grado de ionización se define como la relación entre el número de átomos ionizados al número total de átomos por volumen de unidad. Cuanto más fuerte se ionizó el plasma, cuanto mayor sea su conductividad eléctrica. Además, es inherente a la alta movilidad.
Vemos, de tal manera que los gases conducen a la corriente eléctrica, dentro de la categoría de descarga, no son más que un plasma. Por lo tanto, las descargas ardientes y de la corona son ejemplos de plasma frío; Chelpar cremallera canal o arco eléctrico: ejemplos de plasma caliente, casi completamente ionizado.
Corriente eléctrica en metales, líquidos y gases: diferencias y similitudes.
Considere las características que se caracterizan por una descarga de gas en comparación con las propiedades actuales en otros entornos.
En los metales, la corriente es el movimiento direccional de electrones libres, que no ingresa los cambios químicos. Los conductores de este tipo se llaman conducciones de primera clase; Estos incluyen, excepto los metales y aleaciones, carbón, algunas sales y óxidos. Se distinguen por la conductividad electrónica.
Los conductores del segundo tipo son electrolitos, es decir, soluciones acuosas líquidas de álcalis, ácidos y sales. El paso de la corriente está asociado con el cambio químico de electrolítico - electrólisis. Los iones de la sustancia disuelta en agua bajo la influencia de la diferencia potencial se mueven a las direcciones opuestas: cationes positivas: al cátodo, aniones negativos al ánodo. El proceso se acompaña de liberación de gas o deposición de una capa de metal en un cátodo. Los conductores secundarios son una conductividad iones inherente.
En cuanto a la conductividad de los gases, esto, en primer lugar, temporal, en segundo lugar, tiene signos de similitudes y diferencias con cada uno de ellos. Por lo tanto, la corriente eléctrica y en los electrolitos, y en los gases son una deriva de partículas múltiples encadenadas dirigidas a los electrodos opuestos. Sin embargo, mientras que los electrolitos se caracterizan por una conductividad puramente iones, en una descarga de gas, con una combinación de tipos de conductividad electrónica e iónica, el papel principal pertenece a los electrones. Otra diferencia en la corriente eléctrica en líquidos y gases está en la naturaleza de la ionización. En el electrolito, las moléculas del compuesto disuelto se disocian en agua, las moléculas no se destruyen en el gas, sino que solo pierden electrones. Por lo tanto, la descarga de gas, así como la corriente en metales, no está relacionada con los cambios químicos.
Nolododinkova también actual en líquidos y gases. La conductividad de los electrolitos generalmente obedece la ley de OHM, y durante la descarga de gas no se respeta. La característica de los gases de Volt-Amp tiene una naturaleza mucho más compleja asociada con las propiedades de plasma.
Debe mencionarse sobre las características generales y distintivas de la corriente eléctrica en los gases y al vacío. El vacío es un dieléctrico casi perfecto. "Casi", porque al vacío, a pesar de la ausencia (más precisamente, también es posible una concentración extremadamente pequeña) de portadores de carga libre, la corriente. Pero en Gaza, los portadores potenciales ya están presentes, solo necesitan ionizar. Al vacío, los portadores de carga están hechos de la sustancia. Como regla general, esto ocurre en el proceso de emisión electrónica, por ejemplo, al calentar el cátodo (emisión termoelectrónica). Pero en varios tipos de descargas de gases, emisiones, como hemos visto, juega un papel importante.
Aplicación de descargas de gases en la técnica.
Los efectos nocivos de esos u otras descargas gastadas brevemente. Ahora preste atención al beneficio que traen en la industria y en la vida cotidiana.
La descarga brilla intensamente se usa en ingeniería eléctrica (estabilizantes de voltaje), en tecnología de recubrimiento (método de pulverización del cátodo basado en fenómeno de corrosión del cátodo). En la electrónica, se utiliza para obtener haces de iones y electrones. El área ampliamente conocida de la aplicación de la descarga de brillo es luminiscente y las llamadas lámparas económicas y tubos decorativos de descarga de gases de neón y argón. Además, la descarga brillante se usa en y en espectroscopia.
La descarga de la chispa se usa en los fusibles, en los métodos electralesionales de procesamiento preciso de metal (corte de chispa, taladrado, etc.). Pero es más famoso gracias al uso de motores de combustión interna y en electrodomésticos (placas de gas).
La descarga del arco, que se usa por primera vez en la tecnología de iluminación en 1876 (la vela de la manzana - "Luz rusa"), todavía sirve como fuente de luz, por ejemplo, en dispositivos de proyección y proyectos potentes. En el arco de ingeniería eléctrica se utiliza en rectificadores de mercurio. Además, se utiliza en la soldadura eléctrica, en el corte de metal, en hornos eléctricos industriales para fundición de acero y aleaciones.
La descarga de la corona se usa en los precipitores electrostáticos para la purificación iónica de los gases, en las partículas de medición, en sistemas de rayo, en sistemas de aire acondicionado. Además, la descarga de la corona funciona en copiadoras y impresoras láser, donde se carga y se realiza la descarga del tambor fotosensible y la transferencia del polvo desde el tambor en papel.
Por lo tanto, las descargas de gases de todos los tipos son más utilizadas. La corriente eléctrica en los gases es exitosa y eficiente en muchas áreas de la tecnología.
En los gases hay descargas eléctricas independientes e independientes.
El fenómeno de la corriente eléctrica fluye a través del gas, observada solo bajo la condición de cualquier influencia externa en el gas, se denomina descarga eléctrica independiente. El proceso de separación de un electrón de un átomo se llama una ionización atómica. La energía mínima que debe ser costosa para la separación de un electrón de un átomo se llama energía de ionización. Gas parcial o completamente ionizado, en el que la densidad de cargos positivos y negativos es la misma, llamada plasma.
Los portadores de corriente eléctrica con mala descarga son iones positivos y electrones negativos. La característica Volt-Ampere se presenta en la FIG. 54. En el área de la OHA, la descarga descontentada. En el área de las fuerzas armadas, la descarga se vuelve independiente.
Con una descarga independiente, uno de los métodos de ionización de los átomos es la ionización por impacto en electrones. La ionización por viga de electrones se hace posible cuando el electrón a lo largo de la ejecución libre A adquiere la energía cinética W K, suficiente para realizar el funcionamiento del electrón del átomo. Tipos de descargas independientes en gases: chispa, corona, arco y descargas brillantes.
Descarga de chispas Ocurre entre dos electrodos cargados de diferentes cargos y teniendo una mayor diferencia en los potenciales. El voltaje entre los cuerpos cargados varieméticamente alcanza hasta 40.000 V. SPROD DESCARGA a corto plazo, su mecanismo es una patada electrónica. El rayo es el tipo de descarga de chispas.
En los campos eléctricos fuertemente inhomogéenos formados, por ejemplo, entre los bordes y el plano o entre el cable de la línea eléctrica y la superficie de la tierra, hay una forma especial de autodescarga en gases, llamado descarga de corona.
Descarga de arco eléctrico El científico ruso V. V. V. V. Petrov se abrió en 1802. Cuando se pone en contacto con dos electrodos del carbón a un voltaje de 40-50 V en algunos lugares, surgen sitios de pequeña sección transversal con alta resistencia eléctrica. Estas áreas están muy calentadas, se emiten electrones, que ionizan átomos y moléculas entre los electrodos. Los portadores de corriente eléctrica en el arco son iones y electrones cargados positivamente.
La descarga que se produce a presión reducida se llama descarga. Cuando la presión disminuye, la longitud del kilometraje libre de electrones aumenta, y durante la colisión, tiene tiempo para comprar la energía lo suficiente como para la ionización en un campo eléctrico con menos intensidad. La descarga se lleva a cabo por una avalancha de iones de electrones.
