Toto je stručné oprávanie.
Práca na plnej verzii pokračuje
Prednáška2 1
Prúd v gazach
1. Všeobecné ustanovenia
Definícia: Tlakový priechod elektrického prúdu v plynoch sa nazýva vypúšťanie plynu.
Správanie plynu silne závisí od jeho parametrov, ako je teplota a tlak, a tieto parametre sa menia pomerne ľahko. Preto je prietok elektrického prúdu v plynoch zložitejší ako v kovoch alebo vo vákuu.
Gaza neposlúcha zákon Ohm.
2. Ionizácia a rekombinácia
Plyn normálne podmienky, pozostáva takmer z neutrálnych molekúl, preto je veľmi zlé elektrina. Avšak, s vonkajšími vplyvmi z atómu, môže byť elektrón rozbiť a objaví sa pozitívne nabitý ión. Okrem toho môže elektrón pripojiť neutrálny atóm a tvoriť negatívne nabitý ión. Je teda možné získať ionizovaný plyn, t.j. Plazma.
Vonkajšie vplyvy zahŕňajú vykurovanie, ožarovanie s silnými fotónmi, bombardovanie inými časticami a silnými poliami, t.j. Potrebné podmienky pre základné emisie.
Elektrón v atóme je v potenciálnej jamke, a uniknúť odtiaľ, je potrebné informovať atóm, ktorý poskytuje dodatočnú energiu, ktorá sa nazýva ionizačná energia.
|
Podstata |
Ionizačná energia, EV |
|
Atóm vodíka |
13,59 |
|
Molekula vodíka |
15,43 |
|
Hélium |
24,58 |
|
Atóm kyslíka |
13,614 |
|
Kyslíková molekula |
12,06 |
Spolu s fenoménom ionizácie sa pozoruje fenomén rekombinácie, t.j. Kombinácia elektrónu a pozitívneho iónu na neutrálny atóm. Tento proces sa vyskytuje s uvoľňovaním energie rovná energii systému IO. Táto energia môže prejsť na žiarenie alebo vykurovanie. Miestne plynové kúrenie vedie k lokálnej zmene tlaku. Ktoré zase vedie k vzhľadu zvukové vlny. Výboj plynu je teda sprevádzaný ľahkými, tepelnými a hlukovými účinkami.
3. Flux plynu.
Na počiatočné stupne Externý ionizátor je potrebný.
V oblasti Ohao existuje prúd pod pôsobením externého ionizátora a rýchlo sa prejde po nasýtení, keď sú všetky ionizované častice zapojené do tvorby prúdu. Ak odstránite externý ionizátor, potom sa aktuálne zastaví.
Tento typ výtoku sa nazýva nenápadným vypúšťaním plynu. Pri pokuse o zvýšenie napätia v plyne sa objavujú lavíny elektrónov a prúd rastie takmer pri konštantnom napätí, ktoré sa nazývajú napätie zapaľovania (Slnko).
Z tohto bodu sa vypúšťanie stáva nezávislým a nie je potrebné externý ionizátor. Počet iónov sa môže stať tak veľký, že odolnosť medzery Interelektród sa zníži a napätie (SD) sa teda spadne.
Potom v intervale interneecrode, oblasť prúdu sa začne zúžiť a odpor rastie, a preto sa napätie (DE) rastie.
Pri pokuse o zvýšenie napätia plynu sa stáva úplne ionizovaným. Odolnosť a napätie klesá na nulu a prúd rastie mnohokrát. Ukazuje sa, že oblúk (EF.).
WAH ukazuje, že plyn neposlúcha zákon Ohm.
4. Procesy v Gaze
Procesy, ktoré môžu viesť k vytvoreniu avalanche elektrónov na obrázku.
Toto sú prvky vysoko kvalitnej teórie Townsend.
5. Žiariace výboje.
Pre nízke tlaky A malé napätie je možné pozorovať tento výboj.
K - 1 (Dark Astonovo priestor).
1 - 2 (svetelný katódový film).
2 - 3 (Dark Crooksocie miesto).
3 - 4 (prvá katódová žiara).
4 - 5 (Dark Faradayevo priestor)
5 - 6 (pozitívny anódový pilier).
6 - 7 (anodický tmavý priestor).
7 - A (Anodická žiara).
Ak urobíte pohyblivú anódu, potom je možné nastaviť dĺžku pozitívneho piliera, takmer bez zmeny veľkosti oblasti na - 5.
V tmavých oblastiach sú častice urýchľované a súbor energie, spôsoby ionizácie a rekombinácie sa vyskytujú jasne.
Abstraktné fyziky
na tému:
"Elektrický prúd v plynoch."
Elektrický prúd v plynoch.
1. Elektrický výboj v plynoch.
Všetky plyny sú v prirodzenom stave, neriadia elektrický prúd. Čo možno vidieť z nasledujúcich skúseností:
Vezmite elektromeru s rovinným kondenzátorom pripojeným k nemu a nabite ho. Pri izbovej teplote, ak je vzduch dostatočne suchý, kondenzátor nie je výrazne vypustený - poloha šípky elektromera sa nemení. Všimnite si zníženie uhla vychýlenia šípky elektromeru, vyžaduje sa dlhý čas. To ukazuje, že elektrický prúd vo vzduchu medzi diskami je veľmi malý. Táto skúsenosť ukazuje, že vzduch je zlý elektrický prúdový vodič.
Zmenili sme skúsenosti: Interustoval vzduch medzi diskami s plameňom alkoholu. Potom sa rýchlo zníži uhol odchýlky šípky elektromera, t.j. Rozdiel potenciálov medzi diskami kondenzátora sa znižuje - kondenzátor je vypustený. V dôsledku toho sa vyhrievaný vzduch medzi diskami stal vodičom a v ňom je inštalovaný elektrický prúd.
Izolačné vlastnosti plynov sú vysvetlené skutočnosťou, že nemajú voľné elektrické poplatky: atómy a molekuly plynu sú v prirodzenom stave sú neutrálne.
2. Plynová ionizácia.
Experimentálny zážitok ukazuje, že v plynoch pod vplyvom vysokej teploty sa objavia nabité častice. Vznikajú v dôsledku štiepenia jedného alebo viacerých elektrónov z atómov plynu, v dôsledku čoho sa namiesto neutrálneho atómu objavujú pozitívny ión a elektróny. Niektoré z výsledných elektrónov môžu byť zachytené inými neutrálnymi atómami a potom sa objavia stále negatívne ióny. Rozpad molekúl plynu na elektróny a pozitívne ióny sa nazýva plynová ionizácia.
Plynové kúrenie na vysokú teplotu nie je jediným spôsobom, ako ionizovať molekuly alebo atómy plynu. Plynová ionizácia sa môže vyskytnúť pod vplyvom rôznych externých interakcií: silné zahrievanie plynu, röntgenových lúčov, a-, b- a G lúčov, ktoré vznikajú počas rádioaktívneho rozpadu, kozmické lúče, bombardovanie molekúl plynu s rýchlymi pohyblivými elektrónmi alebo iónmi. Plynové ionizačné faktory sa nazývajú ionizátory. Kvantitatívne charakteristiky Proces ionizácie sa podáva intenzita ionizácie, Číslo merané počtom párov nabitých častíc, ktoré vznikajú v jednotke objemu plynu na jednotku času.
Ionizácia atómu si vyžaduje náklady na určitú energiu - energiu ionizácie. Na ionizáciu atóm (alebo molekúl) je potrebné pracovať proti interakčným silám medzi vytiahnutým elektrónom a zvyškom atómu (alebo molekúl). Táto práca sa nazýva prevádzka ionizácie a i. Veľkosť prevádzky ionizácie závisí od chemickej povahy plynu a energetického stavu elektrónu rozbité v atóme alebo molekule.
Po ukončení ionizátora sa počet iónov v plyne v priebehu času znižuje a na konci iónov zmizne vôbec. Zmiznutie iónov je vysvetlený tým, že ióny a elektróny sú zapojené do tepelného pohybu, a preto sú vzájomne chápané. Keď sa zrážka pozitívneho iónu a elektrónu, môžu byť zjednotení v neutrálnom atóme. Podobne, v kolízii pozitívnych a negatívnych iónov, negatívny ión môže poskytnúť svoj prebytok elektrónu k pozitívnemu iónu a obidva ióny sa zmenia na neutrálne atómy. Tento proces vzájomnej neutralizácie iónov sa nazýva rekombinácia iónov. Počas rekombinácie pozitívneho iónu a elektrónu alebo dvoch iónov je určitá energia vyňatá rovná energii vynaloženej na ionizácii. Je čiastočne emitovaná vo forme svetla, a preto je rekombinácia iónov sprevádzaná žiarivosťou (žiara rekombinácie).
V javoch elektrického výboju v plynoch hrá ionizácia atómov elektronickými otrasmi významnú úlohu. Tento proces je, že pohyblivý elektrón, ktorý má dostatočnú kinetickú energiu, s neutrálnym atómom, vyrazí jeden alebo viac atómových elektrónov s neutrálnym atómom, v dôsledku čoho sa neutrálny atóm zmení na pozitívny ión, a nové elektróny sa objavujú v Plyn (objaví sa nové elektróny (toto sa bude zvážiť neskôr).
Nižšie uvedená tabuľka ukazuje hodnotu ionizačnej energie niektorých atómov.
3. Mechanizmus elektrickej vodivosti plynov.
Mechanizmus vodivosti plynov je podobný mechanizmu vodivosti roztokov a taveniny elektrolytov. V neprítomnosti externého poľa, nabité častice, ako aj neutrálne molekuly pohybujú chaotické. Ak sa ióny a bezplatné elektróny ukázali byť v externom elektrickom poli, potom prichádzajú na smerový pohyb a vytvárajú elektrický prúd v plynoch.
Elektrický prúd v plyne je teda riadený pohyb pozitívnych iónov do katódy a negatívne ióny a elektróny do anódy. Celkový prúd v plyne sa skladá z dvoch tokov nabitých častíc: prúdenie prichádzajúce do anódy a prietok nasmerovaný na katódu.
Na elektródach je neutralizácia nabitých častíc, ako v priechode elektrického prúdu cez roztoky a roztavenia elektrolytov. Avšak, v plynoch neexistuje uvoľňovanie látok na elektródy, ako je to v prípade elektrolítových roztokov. Plynové ióny, blížiace sa elektródy, dať im ich obvinenia, sa konvertujú na neutrálne molekuly a rozptýli sa späť do plynu.
Ďalší rozdiel v elektrickej vodivosti ionizovaných plynov a roztokov (taveniny) elektrolytov je, že záporný náboj v priechode prúdu cez plyny sa vykonáva hlavne negatívnymi iónmi a elektrónmi, hoci je možné hrať aj vodivosť v dôsledku negatívnych iónov .
Plyny teda kombinujú elektronickú vodivosť, podobne ako vodivosť kovov, s iónovou vodivosťou, takejto vodivosti vodné roztoky a elektrolyty sa topí.
4. Vypustenie viacerých plynov.
Proces prechodu elektrického prúdu cez plyn sa nazýva výtok plynu. Ak je elektrická vodivosť plynu vytvorená externými ionizátormi, elektrický prúd, ktorý sa vyskytuje v ňom, sa nazýva vypustenie plynu mimo cestujúcich. So ukončením pôsobenia externých ionizátorov sa zastaví nechutné vybíjanie. Neznášaný plynový výtok nie je sprevádzaný plynovým žiarením.
Nižšie je graf závislosti prúdu prúdu z napätia pri najnižšom vypúšťaní v plyne. Ak chcete vybudovať plán, sklenená trubica bola použitá s dvoma nahromadenými v skle s kovovými elektródami. Reťaz sa zozbiera, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Pri niektorých určitých napätiach je moment, v ktorom sa dosahujú všetky nabité častice vytvorené v plynnom ionizácii plynu počas rovnakého času elektród. Ďalšie zvýšenie napätia už nemôže viesť k zvýšeniu počtu prenosných iónov. Súčasný dosahuje saturáciu (horizontálny graf grafu 1).
5. Nezávislý plynový výboj.
Elektrický výboj v plyne, ktorý je uložený po ukončení externého ionizátora nezávislý plynový výboj . Na jeho implementáciu je potrebné, aby v dôsledku vypúšťania v Gaze, bezplatné obvinenia zdarma. Hlavným zdrojom ich výskytu je šok ionizácia molekúl plynu.
Ak po dosiahnutí nasýtenia, naďalej zvyšovať potenciálny rozdiel medzi elektródami, prúd prúdu s dostatočne veľkým napätím sa dramaticky zvýši (graf 2).
To znamená, že v plyne sa objavujú ďalšie ióny, ktoré sú tvorené pôsobením ionizátora. Prúd prúdu môže zvýšiť stovky a tisíce časov a počet nabitých častíc vznikajúcich v procese vybíjania môže byť tak veľký, že externý ionizátor nebude potrebný na udržanie výtoku. Preto môže byť ionizátor odstránený.
Aké sú príčiny prudkého zvýšenia prúdu pri vysokých napätiach? Zvážte akýkoľvek alebo pár nabitých častíc (pozitívny ión a elektrón) vytvorený v dôsledku pôsobenia externého ionizátora. Zdá sa, že voľný elektrón sa objavil tak, že sa začína pohybovať na pozitívnu elektródu - anódu a pozitívny ión k katóde. Vo svojej ceste sa elektrón stretáva s iónmi a neutrálnymi atómami. V intervaloch medzi dvoma po sebe idúcimi kolíziami sa zvyšuje elektrónová energia v dôsledku práce elektrických poľačných síl.
 |
Čím väčší je potenciálny rozdiel medzi elektródami, tým väčšia je sila elektrickej poľa. Kinetická energia elektrónu pred ďalšou kolíziou je úmerná silu poľa a dĺžku voľného elektrónového kilometrov: mV 2/2 \u003d EEL. Ak kinetická elektrónová energia presahuje prevádzku i I, ktorý musí byť vykonaný ionizovaným neutrálnym atómom (alebo molekuly), t.j. MV 2\u003e A I, potom, keď elektrón napadne s atómom (alebo molekulou), je to ionizácia. Ako výsledok, namiesto jedného elektrónu, dvaja sa vyskytujú (preplachovanie v atóme a uniknú z atómu). Na druhej strane dostávajú energiu v teréne a ionizuet prichádzajúcom atómoch atď. V dôsledku toho sa počet nabitých častíc rýchlo zvyšuje, dochádza k elektronickej lavíne. Opísaný proces sa nazýva ionizáciou elektronickou úderom.
Ale jedna ionizácia elektrónovým úderom nemôže byť zachovaná na udržanie nezávislého poplatku. Skutočne, pretože všetky elektróny vznikajúce týmto spôsobom sa pohybujú smerom k anóde a po dosiahnutí anódy "drop z hry." Na udržanie výtoku je potrebné emisie elektrónov z katódy ("emisia" znamená "emisie"). Emisie elektrónov môže byť spôsobené niekoľkými dôvodmi.
Pozitívne ióny vytvorené v kolízii elektrónov s neutrálnymi atómami, s ich pohybom do katódy, sú získané väčším kinetická energia. Pri útoku na takéto rýchle ióny o katóde z elektrónov katódy sú vyradené.
Okrem toho môže katóda emitovať elektróny, keď sa zahrieva na veľkú teplotu. Tento proces sa nazýva termoelektronické emisie. Môže sa považovať za odparovanie elektrónov z kovu. V mnohých pevný Termoelektronické emisie sa vyskytuje pri teplotách, pri ktorých je odparovanie samotnej látky stále malé. Takéto látky sa používajú na výrobu katód.
S nezávislým vypúšťaním sa môže vyskytnúť ohrev kódu v dôsledku bombardovania jej pozitívnych iónov. V prípade, že ióny nie je príliš veľká, elektrón klopanie z katódy sa nevyskytuje a elektróny sú emitované v dôsledku termoelektronických emisií.
6. Rôzne typy samoobsluhy a ich technické použitie.
V závislosti od vlastností a stavu plynu, príroda a umiestnenie elektród, ako aj z aplikovaných elektród napätia rôzne druhy samoobsluhu. Zvážiť niekoľko z nich.
A. Malý výtok.
Riadiaci výboj je pozorovaný v plynoch pri nízkych tlakoch rádovo niekoľkých desiatok milimetrov piliera ortuti a menej. Ak zvážte slúchadlo s žiarovkou výtokom, môžete vidieť, že hlavné časti žiarenia katódový tmavý priestor dramaticky vzdialené od neho negatívny alebo žiara ktoré postupne ide do oblasti domy Faraday. Tieto tri oblasti tvoria katódovú časť výtoku, po ktorej nasleduje hlavná svetelná časť výtoku, definujú jeho optické vlastnosti a nazývajú pozitívny príspevok.
Hlavná úloha pri udržiavaní žiarivého výtoku sa zohrávajú prvé dve oblasti katódovej časti. Charakteristický znak Tento typ vypúšťania je ostrý pokles Potenciál v blízkosti katódy, ktorý je spojený s veľkou koncentráciou pozitívnych iónov na okraji i a II oblastí spôsobených relatívne nízkou rýchlosťou pohybu iónov v katóde. V katódovom temnom priestore je silné zrýchlenie elektrónov a pozitívnych iónov, zrazí elektróny z katódy. V oblasti žiariacej luminiscencie produkujú elektróny intenzívnu šok ionizáciu molekúl plynu a stratia energiu. Tu sú pozitívne ióny potrebné na udržanie výtoku. Sila elektrického poľa v tejto oblasti je malá. Žiariaca žiara je spôsobená najmä rekombináciou iónov a elektrónov. Dĺžka katódového tmavého priestoru je určená vlastnosťami plynu a katódovým materiálom.
V oblasti pozitívneho piliera je koncentrácia elektrónov a iónov približne rovnaká a veľmi veľká, čo spôsobuje väčšiu elektrickú vodivosť pozitívneho piliera a mierny pokles v nej. Žiara z pozitívneho piliera je určená žiarením excitovaných molekúl plynu. V blízkosti anódy sa opäť pozoruje pomerne prudká zmena v potenciáli spojenej s procesom generovania pozitívnych iónov. V niektorých prípadoch sa pozitívny pilier rozpadá na samostatné žiarivé miesta - strata Draed temné intervaly.
Pozitívny pilier neohrozuje významnú úlohu pri udržiavaní žiariaceho výtoku, preto so znížením vzdialenosti medzi potrubiami sa dĺžka pozitívneho stĺpika zníži a môže zmiznúť vôbec. Je odlišný s dĺžkou katódového tmavého priestoru, ktorý keď sa elektródy nezmení. Ak sa elektródy priblížili na toľko, že vzdialenosť medzi nimi sa stane menšou ako dĺžka katódového tmavého priestoru, potom sa žiariace výtok v plyne zastaví. Experimenty ukazujú, že s inými vecami sú rovnaké, dĺžka D katódového tmavého priestoru je nepriamo úmerná tlaku plynu. Preto pri dostatočne nízkych tlakoch, elektróny, ktoré sú vrhnuté z katódy s pozitívnymi iónmi prechádzajú plynom takmer bez kolízie s jeho molekulami, tvarovanie elektronický alebo katódové lúče .
Žiariaci výboj sa používa v plynových prevodovkách, svetelných svietidlách, stabilizátoroch napätia, na výrobu elektronických a iónových lúčov. Ak katóda vytvorí štrbinu, potom cez neho úzke iónové lúče prechádzajú do katódového priestoru, často odkazovať kanálové lúče. Fenomén je široko používaný katódový postrek . Zničenie katódového povrchu pod pôsobením pozitívnych iónov ho zasiahne. Ultramoskopické fragmenty katódového materiálu lietajú vo všetkých smeroch na priamom vedení a zakryjú tenkú vrstvu povrchu telies (najmä dielektrika) umiestnených v trubici. Týmto spôsobom sú zrkadlá vyrobené pre rad nástrojov, na selénové bunky sa aplikuje tenká vrstva kovu.
B. CROUND ABOPT.
Korunkové vypúšťanie dochádza, keď normálny tlak V plyne, ktorý je v silnom nerovnomernom elektrickom poli (napríklad v blízkosti okrajov hrán alebo vysokonapäťových línií). S výbojkou CORONY, plyn ionizácia a jej žiara sa vyskytujú len v blízkosti korunovačných elektród. V prípade katódovej korunovácie (negatívnej koruny) sú elektróny spôsobujúce šok ionizáciu molekúl plynu vyradené z katódy, keď je bombardovaná svojimi pozitívnymi iónmi. Ak je anóda koronovaná (pozitívna koruna), narodenie elektrónov sa vyskytuje v dôsledku fotoionizácie plynu v blízkosti anódy. Koruna je škodlivým fenoménom, sprevádzaným prúdom a stratou elektrickej energie. Na zníženie korunovácie sa zvyšuje polomer zakrivenia vodiacich vodičov a ich povrch je umožnený hladko. Na pomerne vysoké napätie medzi elektródami, korunkový prietok ide do iskry.
So zvýšeným napätím, korunkový vypúšťanie na okraji získava typ svetelných vedení vychádzajúcich z špičky a prerušované. Tieto trate majú rad fesomov a ohybu tvoria podobnosť kefy, v dôsledku čoho sa nazýva takýto výtok kisterev .
Nabitý búrkový mrak indukuje elektrické obvinenia opačného náznaku na povrchu Zeme. Zvlášť veľký náboj sa akumuluje na rally. Preto pred búrkou alebo počas búrky, často na rally a ostré rohy, vysoko zvýšené predmety bliká podobné strapce svetla. Z dlhého času sa táto žiara nazýva požiare St. Elma.
Zvlášť často sa lezci stávajú svedkami. Niekedy je väčšie nielen kovové predmety, ale aj tipy vlasov na hlave sú zdobené malými svetelnými strapcami.
Treba zvážiť absolutórium CORONA, zaoberajúce sa vysokým napätím. V prítomnosti vyčnievajúcich častí alebo veľmi tenkých drôtov sa môže začne vypúšťanie koruna. To vedie k úniku elektrickej energie. Čím vyššie je napätie vysokonapäťovej čiary, hrubšie by mali byť drôty.
C. Spark.
Sparkové vypúšťanie má formu svetlých cikzag vetviacich prameňov, ktoré prenikajú medzeru vypúšťania a zmiznú nahradením nového. Štúdie ukázali, že kamaráty zapaľovania začínajú rásť niekedy z pozitívnej elektródy, niekedy z negatívnej, a niekedy z určitého bodu medzi elektródami. To je vysvetlené skutočnosťou, že ionizácia ranu v prípade iskier nie je na celom objeme plynu, ale podľa jednotlivých kanálov prechádzajúcich v tých miestach, v ktorých sa koncentrácia iónov náhodne ukázalo byť najväčší . Sparkové absolutórium je sprevádzané vylučovaním veľké číslo Teplo, svetlý plyn, treska alebo hrom. Všetky tieto javy sú spôsobené elektronickými a iónovými lavínami, ktoré sa vyskytujú v iskracových kanáloch a vedú k obrovskému zvýšeniu tlaku, ktorý dosahuje 10 7 ¸10 8 Pa, a zvýšiť teplotu na 10 000 ° C.
Charakteristickým príkladom zapaľovacieho výtoku je blesk. Hlavný odkaz kanál má priemer 10 až 25 cm. A dĺžka blesku môže dosiahnuť niekoľko kilometrov. Maximálny výkon Prúd bleskového pulzu dosahuje desiatky a stovky tisíc zosilňovačov.
S malou dĺžkou výpustnej medzera, zapaľovacím vypúšťaním spôsobuje špecifickú deštrukciu anódy erózia . Tento fenomén sa použil v elektrickom priestore spôsobu rezania, vŕtania a iných typov presného spracovania kovov.
Sparková medzera sa používa ako poistka z prepätia elektrické vedenia Prevodovky (napríklad v telefónnych linkách). Ak silné krátkodobé prúdové prúdy v blízkosti riadku, napätie a prúdy sú vyvolané v drôtoch tejto čiary, ktoré môžu zničiť elektrickú inštaláciu a sú nebezpečné pre životy ľudí. Aby sa tomu zabránilo, použijú sa špeciálne poistky pozostávajúce z dvoch zakrivených elektród, z ktorých jeden je pripojený k línii a druhý je uzemnený. Ak sa potenciál čiary vzhľadom na zem zvyšuje veľa, potom sa medzi elektródami vyskytne zapaľovací výboj, ktorý spolu s ohrievaným vzduchom stúpa smerom nahor, je predĺžený a zlomený.
Nakoniec sa elektrická iskra používa na meranie veľkých potenciálnych rozdielov výtok loptičiek ktorých elektródy slúžia dva kovové guľôčky s lešteným povrchom. Lopty sa pohybujú a nameraný potenciálny rozdiel sa na nich podáva. Potom sa loptičky uvedú tak dlho, ako medzi nimi neškrtila iskra. Poznanie priemeru loptičiek, vzdialenosť medzi nimi, tlakom, teplotou a vlhkosťou vzduchu, nájsť rozdiel v potenciáloch medzi guľôčkami na špeciálnych tabuľkách. Táto metóda môže byť meraná s presnosťou niekoľkých percent potenciálneho rozdielu o desiatok tisíc voltov.
D. ARC.
Arc vybitie bol otvorený V. V. Petrovom v roku 1802. Toto vypúšťanie je jedným z foriem vypúšťania plynu, vykonané pri vysokej hustote prúdom a relatívne nízke napätie medzi elektródami (približne niekoľko desiatok voltov). Hlavnou príčinou ARC vybíjania je intenzívna emisia termoelectrons s horúcou katódou. Tieto elektróny sa urýchľujú elektrickým poľom a vytvárajú šok ionizáciu molekúl plynu v dôsledku elektrický odpor Plynová medzera medzi elektródami je relatívne malá. Ak znížime odolnosť vonkajšieho reťazca, zvýšte silnú pevnosť oblúkového vybíjacieho prúdu, vodivosť medzery plynu je toľko zvýšená, že napätie medzi elektródami je znížené. Preto hovoria, že oblúk ARC má padajúce volt-ampérovej charakteristiky. Pri atmosférickom tlaku sa teplota katódy dosiahne 3000 ° C. Elektrony, bombardovanie anódy, vytvárajú prehĺbenie (kráter) v ňom a zahrejte ho. Teplota krátera je asi 4000 ° C a pri vysokých tlakoch vzduchu dosiahne 6000-7000 ° C. Teplota plynu v kanáli ARC dosahuje 5000-6000 ° C, tak sa vyskytuje intenzívna termonizácia.
V niektorých prípadoch sa prietok oblúku pozoroval pri relatívne nízkej katódovej teplote (napríklad v ortuťovej oblúkovej lampách).
V roku 1876, P. N. Apple prvýkrát použil elektrický oblúk ako svetelný zdroj. V "sviečke Apple" sa uhlia nachádzajú paralelne a oddelené zakrivenou vrstvou a ich konce sú spojené vodivým "skladovým mostom". Po zapnutí prúdu sa medzi uhlia vytvoril nevedomý most a elektrický oblúk. Ako spaľuje uhlie, izolačná vrstva sa odparí.
ARC ARM sa používa ako svetelný zdroj a dnes, napríklad v reflektoroch a projekčných zariadeniach.
Tepla Oblúkový výtok vám umožňuje používať ho pre zariadenie zariadenie. V súčasnej dobe, oblúkové pece, poháňané veľmi veľkým prúdom, sa používajú v mnohých priemyselných oblastiach: na tavenie ocele, liatiny, ferozliatiny, bronzu, získanie karbidu vápenatého, oxidu dusíka atď.
V roku 1882, N. N. BENARDOS ARC ARC bol prvýkrát použitý na rezanie a zváranie kovu. Výboj medzi pevnou uhlíkovej elektródy a kovom zahrieva miesto pripojenia dvoch plechov (alebo dosiek) a zvarí ich. Rovnaký spôsob benardos aplikovaný na rezané kovové dosky a získavajú otvory v nich. V roku 1888, N. G. Slovans vylepšil tento spôsob zvárania, nahradenie uhlie elektródy kovom.
ARC ARC sa použil na použitie v ortuťovom usmerňovači, premenil sa striedavým elektrickým prúdom v konštantnom smere.
E. Plazma.
Plazma je čiastočne alebo úplne ionizovaný plyn, v ktorom hustota pozitívnej a negatívne poplatky Skoro to isté. Plazma je teda všeobecne elektricky neutrálny systém.
Kvantitatívna charakteristika plazmy je stupeň ionizácie. Stupeň ionizácie plazmy A sa nazýva pomer objemovej koncentrácie nabitých častíc na celkovú objemovú koncentráciu častíc. V závislosti od stupňa ionizácie plazmy je rozdelený do slabý ionizovaný (A je podiel na percentách), čiastočne ionizovaný (približne o niekoľko percent) a úplne ionizovaný (A je blízko k 100%). Slabo ionizovaná plazma v prírodných podmienkach sú horné vrstvy atmosféry - ionosféra. Slnko, horúce hviezdy a niektoré medzihviezdne mraky sú úplne ionizované plazmy, ktorá je vytvorená pri vysokej teplote.
Priemerná energia rôznych typov častíc tvoriacich plazmu sa môže výrazne líšiť od seba. Plazma je preto nemožná charakterizovaná jednou teplotou; rozlišovať elektronická teplota Te, teplota iónov T I (alebo iónové teploty, ak existujú ióny niekoľkých odrôd v plazme) a teplota neutrálnych atómov t A (neutrálne zložky). Takáto plazma sa nazýva nererotický, na rozdiel od izotermickej plazmy, v ktorom sú teploty všetkých zložiek rovnaké.
Plazma je tiež rozdelená do vysokej teploty (T I "10 6 -10 8 alebo viac) a nízkoteplotu !!! (T I.<=10 5 К). Это условное разделение связано с особой влажностью высокотемпературной плазмы в связи с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза.
Plazma má rad špecifických vlastností, čo ho umožňuje zvážiť ako špeciálny štvrtý stav látky.
Vzhľadom na vysokú mobilitu sa nabité plazmatické častice ľahko presunú pod pôsobením elektrických a magnetických polí. Preto sa rýchlo eliminuje akékoľvek narušenie elektrickej neutrality jednotlivých plazmových oblastí spôsobených akumuláciou častíc jedného náznaku. Vynikajúce elektrické polia pohybujú nabité častice, kým sa neobnoví elektrická neutralita a elektrické pole nebude nula. Na rozdiel od neutrálneho plynu, medzi molekulami, ktorého sú sily s krátkym dosahom, medzi nabitými plazmovými časticami sú coulombové sily, relatívne pomalé klesajúce so vzdialenosťou. Každá častica interaguje okamžite s veľkým počtom okolitých častíc. Vzhľadom k tomu, spolu s chaotickým tepelným pohybom, plazmové častice sa môžu zúčastniť na rôznych objednaných pohyboch. Plazma je ľahko nadšená rôznymi typmi oscilácií a vĺn.
Plazmatická vodivosť sa zvyšuje, pretože stupeň ionizácie je počuť. Pri vysokých teplotách sa plne ionizovaná plazma približuje supravodivám.
Plazmou s nízkou teplotou sa aplikuje v plynových výbojových svetelných zdrojoch - v svetelných rúrok reklamných nápisov, v letných svetlách. Plynové výbojky sa používa v mnohých zariadeniach, napríklad v plynových laseroch - kvantové svetelné zdroje.
Vysokoteplotná plazma sa používa v magnetohydrodynamických generátoroch.
Nedávno bola vytvorená nové zariadenie - plazmový horák. Plasmanent vytvára silné trysky hustých nízkoteplotných plazmy, široko používaný v rôznych oblastiach technológie: na rezanie a zváranie kovov, vŕtacích jamiek v pevných skalách atď.
Zoznam referencií:
1) Fyzika: Elektrodynamika. 10-11 KL.: Štúdie. Pre hĺbkovú štúdiu fyziky / g. J. MyAKYSHEV, A. Z. SINYAKOV, B. A. Slobodskov. - 2. vydanie - M.: Drop, 1998. - 480 p.
2) Fyzikálny kurz (v troch zväzkoch). T. II. Elektrina a magnetizmus. Štúdie. Príručka pre témy. / Detlaf A.A., Yavorsky B. M., Milovskaya L. B. Prad. 4., rekreácia. - M.: Vyššia škola, 1977. - 375 p.
3) Elektrická energia. / ER. Kalashnikov. Ed. Veda, Moskva, 1977.
4) Fyzika. / B. B. BUKHOVTSEV, YU. L. KLIMONTOVICH, G. YA. MYAKYSHEV. Vydanie 3., rekreácia. - M.: Osvietenie, 1986.
1. Ionizácia, jeho esencia a typy.
Prvou podmienkou existencie elektrického prúdu je prítomnosť voľných nosičov nabíjania. V plynoch vznikajú v dôsledku ionizácie. Pod pôsobením ionizačných faktorov z neutrálnej častice elektronicky oddelenej. Atom sa stáva pozitívnym iónom. Takto sa vyskytujú 2 druhy nákladov na občerstvenie: pozitívny ión a voľný elektrón. Ak sa elektrón spojí neutrálny atóm, negatívny ión sa vyskytuje, t.j. Tretí typ nosičov. Ionizovaný plyn sa nazýva vodič tretieho druhu. Tu sú 2 typy vodivosti: elektronické a iónové. Súčasne s procesmi ionizácie je reverzný proces - rekombinácia. Pre oddelenie elektrónov z atómu je potrebné stráviť energiu. Ak sa energia vyskytne zvonku, potom sa faktory prispievajúce k ionizácii nazývajú externé (vysoká teplota, ionizujúce žiarenie, y / f žiarenie, silné magnetické polia). V závislosti od ionizačných faktorov sa nazýva termionizácia, fotoionizácia. Ionizácia môže byť spôsobená mechanickým úderom. Ionizačné faktory sú rozdelené na prirodzené a umelé. Prírodné spôsobené žiarením slnka, rádioaktívneho pozadia Zeme. Okrem vonkajšej ionizácie je interné. Je rozdelená do šoku a stupňovito.
Ironizácia.
S pomerne vysokým napätím sa elektróny pretaktované poľa na vysoké rýchlosti sami stávajú zdrojom ionizácie. Na údere takéhoto elektrónu o neutrálnom atóme je elektrón zrazený z atómu. K tomu dochádza, keď elektrónová energia spôsobujúca ionizácia presahuje ionizačnú energiu atómu. Napätie medzi elektródami by malo byť dostatočné na nákup požadovanej energie. Toto napätie sa nazýva ionizácia. Pre každého, čo má vlastnú hodnotu.
Ak je energia pohybujúceho sa elektrónu menšia, ako je potrebné, potom, keď je neutrálny atóm nadšený, dochádza len excitácia neutrálneho atómu. Ak pohyblivý elektrón čelí vopred vzrušenému atómu, potom dochádza k kroku ionizáciou.
2. Nevhodné vypúšťanie plynu a jej charakteristiku volt-ampér.
Ionizácia vedie k naplneniu prvej podmienky prúdu, t.j. Na vznik bezplatných poplatkov. Pre výskyt prúdu je potrebné mať externú silu, ktorá bude vynútiť poplatky, aby sa presunuli smerom, t.j. Potrebné je elektrické pole. Elektrický prúd v plynoch je sprevádzaný radom javov: svetlo, zvuk, tvorba ozón, oxidy dusíka. Kombinácia javov sprevádzajúcich prúd cez vypúšťanie plynového plynu. Výboj plynu sa často nazýva samotný prúd prúdenia.
Výboj sa nazýva odsadenie, ak existuje len počas externého ionizátora. V tomto prípade, po ukončení externého ionizátora nie sú vytvorené nové nosiče nábojov a súčasné zastávky. V prípade zlá výtoku majú prúdy veľkosť malého zmyslu, a neexistuje gázu.
Nezávislý plynový výboj, jeho typy a charakteristiky.
Nezávislý plynový výtok je vybitie, ktorý môže existovať po ukončení externého ionizátora, t.j. Kvôli imonizácii. V tomto prípade sú pozorované svetlé a zvukové javy, prúd prúdu sa môže výrazne zvýšiť.
Typy nezávislého absolutória:
1. Tichý vypúšťanie je menší ako inšpekčný, aktuálny prúd nepresahuje 1 mA, neexistujú žiadne zvukové a ľahké javy. Používa sa vo fyzioterapii, merače Geiger - Muller.
2. žiariace výtok. S rastúcim napätím, ticho ide do tlečka. Vyskytuje sa pri určitom napätí - zapaľovacie napätie. Záleží na type plynu. Neon 60-80 V. závisí aj od tlaku plynu. Riadiaci výboj je sprevádzaný žiara, je spojená s rekombináciou, ktorá znižuje energiu. Farba závisí aj od typu plynu. Používa sa v indikátoroch (neón, y / f baktericídne, osvetlenie, luminiscenčné).
3. ARC. Prúd prúdu 10 - 100 A. je sprevádzaný intenzívnou žiarením, teplota v medzere s plynovou výbojou dosiahne niekoľko tisíc stupňov. Ionizácia dosahuje takmer 100%. 100% ionizovaný plyn - studená plazma. Má dobrú vodivosť. Používa sa v ortuťových svietidlách s vysokým a ultra vysokým tlakom.
4. Spark Absolon je rôzne oblúk. Toto je vypúšťanie impulzov - oscilátorov. V medicíne sa aplikuje vplyv vysokofrekvenčných oscilácií. Intenzívne zvukové javy sú pozorované u vysokej hustoty prúdu.
5. Korunkové vypúšťanie. Táto rôznorodosť žiariaceho výtoku je pozorovaná na miestach, kde je ostrá zmena v silu elektrického poľa. Tu vzniká poplatky Avalanche a žiara žiara - koruna.
Neexistujú žiadne absolútne dielektriky v prírode. Objednaný pohyb častíc - elektrických nosičov nabitia, - to znamená, že prúd môže byť volaný v akomkoľvek prostredí, ale pre to potrebujete osobitné podmienky. Budeme sa tu pozerať, ako elektrické javy v prietoku plynu a ako sa plyn môže zmeniť na veľmi dobrý vodič z veľmi dobrej dielektriky. Budeme mať záujem o to, aké podmienky vzniká, ako aj to, aké funkcie je charakterizovaný elektrický prúd v plynoch.
Elektrické vlastnosti plynov
Dielektrika je látka (médium), v ktorej je koncentrácia častíc - voľné nosiče elektrického náboja - nedosiahne žiadnu významnú hodnotu, v dôsledku čoho je vodivosť zanedbateľná. Všetky plyny sú dobré dielektrika. Ich izolačné vlastnosti sa používajú všade. Napríklad v každom spínači nastane otvorenie reťazca, keď sú kontakty uvedené v takejto polohe, takže medzi nimi vytvorená vzduchová medzera. Drôty v elektrických vedeniach sú tiež izolované od seba pomocou vzduchovej vrstvy.
Štrukturálna jednotka akéhokoľvek plynu je molekula. Skladá sa z atómových jadier a elektronických oblakov, to znamená, že je to kombinácia elektrických poplatkov, nejakým spôsobom distribuovaný vo vesmíre. Molekula plynu môže byť spôsobená charakteristikami svojej štruktúry alebo polarizovať pod pôsobením vonkajšieho elektrického poľa. Prevažná väčšina molekúl plynu sú elektricky neutrálne za normálnych podmienok, pretože obvinenia navzájom kompenzujú.
Ak sa na plyn aplikuje elektrické pole, molekuly budú mať dipólovú orientáciu, zaberajú priestorovú polohu kompenzáciu poľa účinku. Súčasné v plynových nabitých časticiach pod činnosťou Coulombových síl začne pohyb: pozitívne ióny - v smere katódy, negatívnych iónov a elektrónov k anóde. Ak však pole nemá nedostatočný potenciál, nezjednotený smerový tok poplatkov sa nevyskytuje, a je možné hovoriť viac o oddelených prúdoch, takže by mali byť zanedbané. Plyn sa chová ako dielektrika.
Preto je potrebný pre výskyt elektrického prúdu v plynoch, je potrebná veľká koncentrácia voľných nosičov nabíjania a prítomnosť poľa.
Ionizácia
Proces rastu Avalanche-Like v počte voľných poplatkov v Gaze sa nazýva ionizácia. Plyn, v ktorom je významný počet nabitých častíc, sa nazýva ionizovaný. Je v takýchto plynoch, že je vytvorený elektrický prúd.
Ionizačný proces je spojený s porušením neutrality molekúl. Kvôli oddeleniu elektrónov sa vyskytujú pozitívne ióny, pridanie elektrónu na molekulu vedie k tvorbe negatívneho iónu. Okrem toho existuje mnoho voľných elektrónov v ionizovaní plynu. Pozitívne ióny a najmä elektróny sú hlavnými nosičmi nabíjania počas elektrického prúdu v plynoch.
Ionizácia nastáva, keď je častica uvádzaná určitým množstvom energie. Externý elektrón v zložení molekuly, ktorý dostal túto energiu, môže opustiť molekulu. Vzájomné kolízie nabitých častíc s neutrálnym vedením na klepanie nových elektrónov a proces berie charakter lavín podobný. Kinetická energia častíc sa tiež zvyšuje, čo významne prispieva k ionizácii.
Kde sa energia vynakladá na excitáciu v elektrických prúdových plynoch? Plynová ionizácia má niekoľko zdrojov energie, respektíve, ktorý je zvyšný odkazovať na svoje typy.
- Ionizačné elektrické pole. V tomto prípade sa potenciálna energia poľa prevedie na kinetickú energiu častíc.
- Termoizácia. Zvýšenie teploty tiež vedie k tvorbe veľkého počtu voľných poplatkov.
- Fotoinizácia. Podstatou tohto procesu je, že elektromagnetické žiarenie Quanta je hlásené elektromagnetickým žiarením - fotóny, ak majú dostatočne vysokú frekvenciu (ultrafialové, röntgenové ray, gama kánote).
- Ionizácia Ionizácia je výsledkom konverzie kinetickej energie kolízií častíc do energetickej separácie elektrónov. Spolu s termoionizáciou slúži ako hlavný excitačný faktor v elektrických prúdových plynoch.
Každý plyn sa vyznačuje určitou prahovou hodnotou ionizačnej energie potrebnej na zabezpečenie toho, aby sa elektrón mohol odtrhnúť z molekuly, prekonanie potenciálnej bariéry. Táto hodnota pre prvý elektrón je z niekoľkých voltov na dve desiatky voltov; Pre separáciu ďalšieho elektrónu z molekuly potrebujete viac energie a tak ďalej.
Treba mať na pamäti, že súčasne s ionizáciou v plyne prúdi opačný proces - rekombinácia, to znamená, že obnovenie neutrálnych molekúl pod pôsobením coulombových silách príťažlivosti.
Vypúšťanie plynu a jej typy
Elektrický prúd v plynoch je tak spôsobený objednaným pohybom nabitých častíc pod pôsobením elektrického poľa aplikovaného na ne. Prítomnosť takýchto obvinení je možné v dôsledku rôznych ionizačných faktorov.
Termoizácia teda vyžaduje významné teploty, ale otvorený plameň v dôsledku niektorých chemických procesov prispieva k ionizácii. Aj pri relatívne nízkej teplote v prítomnosti plameňa sa zaznamenáva vzhľad v elektrických prúdových plynoch a skúsenosti s plynovým vodivosťou uľahčuje zabezpečenie toho. Musíme dať plameň horáka alebo sviečok medzi doskami nabitého kondenzátora. Reťazec otvorený pred vzhľadom na vzduchovú medzeru v kondenzátore bude zatvorená. Galvasterom povolený v reťazci zobrazí prúd.
Elektrický prúd v plynoch sa nazýva výtok plynu. Treba mať na pamäti, že na udržanie stability absolutória by mal byť účinok ionizátora trvalý, pretože plyn stráca elektricky vodivé vlastnosti v dôsledku konštantnej rekombinácie. Niektoré elektrické prúdy v plynoch sú ióny - neutralizované na elektródach, iné - elektróny - dostať sa do anódy, sú odoslané na "plus" zdroja poľa. Ak sa ionizujúci faktor prestane konať, plyn sa okamžite stane dielektrickým a prúd sa zastaví. Takýto prúd závislý na pôsobení externého ionizora sa nazýva diskontontentický výboj.
Vlastnosti priechodu elektrického prúdu cez plyny sú opísané špecifickou závislosťou prúdu prúdu z napätia - volt-ampérovej charakteristiky.
Zvážte vývoj vypúšťania plynu na grafe závislosti Volt-Ampere. S rastúcim napätím na určitú hodnotu, u 1 prúdový rast v pomere k nemu, to znamená, že OHMA zákon sa vykonáva. Kinetická energia sa zvyšuje, a preto rýchlosť poplatkov v plyne, a tento proces je pred rekombináciou. Pri hodnotách napätia z U1 až U 2 je tento pomer zlomený; Po dosiahnutí u 2, všetky nosiče nabíjania dosahujú elektródy, nie na rekombinu. Sú zapojené všetky voľné poplatky a ďalšie zvýšenie napätia nevedie k zvýšeniu aktuálneho. Táto povaha pohybu poplatkov sa nazýva prúd nasýtenia. Dá sa teda povedať, že elektrický prúd v plynoch je tiež spôsobený zvláštnosťou správania ionizovaného plynu v elektrických oblastiach rôznych napätia.
Keď potenciálny rozdiel na elektródach dosiahne určitú hodnotu U3, napätie sa stane dostatočným, takže elektrické pole spôsobuje lavínovú plynovú ionizáciu. Kinetická energia voľných elektrónov je už dostatočná na nárazovú ionizáciu molekúl. Rýchlosť z nich v rovnakom čase vo väčšine plynov je asi 2000 km / s a \u200b\u200bvyššie (vypočíta sa pri približnom vzorec \u003d 600 u I, kde u I je ionizačný potenciál). V tomto bode existuje porucha plynu a výrazný nárast prúdu v dôsledku vnútorného zdroja ionizácie. Preto sa tento výtok nazýva nezávislý.
Prítomnosť externého ionizátora v tomto prípade už neohrozuje role, aby sa zachoval elektrický prúd v plynoch. Nezávislé absolutórium v \u200b\u200brôznych podmienkach a rôznymi vlastnosťami zdroja elektrického poľa môže mať určité vlastnosti. Vyberie také typy samoobsluhy, as tlejering, iskry, oblúka a korónia. Budeme sa pozrieť na to, ako sa elektrický prúd v plynoch správa, stručne pre každý z týchto typov.
V dostatočnom potenciálnom rozdiele od 100 (a ešte menej) na 1000 voltov na excitovanie samoobsluhy. Preto žiariaci výboj charakterizovaný malou hodnotou aktuálnej sily (od 10 -5 A až 1 A) sa vyskytuje pri tlakoch nie viac ako niekoľko milimetrov pilier ortuti.
V skúmavke so zriedkavými plynmi a studenými elektródami vyzerá generovanie žiariaceho výboja ako tenký svetelný kábel medzi elektródami. Ak budete pokračovať v čerpaní plynu z trubice, bude pozorovaný rozmazanie kábla a pri tlakoch v desiatych stupňach milimetrov ortuťovej stĺpiky, žiara svieti trubicu takmer úplne úplne. Žiara chýba v blízkosti katódy - v tzv. Dark katódovej plochy. Zvyšok sa nazýva pozitívny príspevok. V rovnakej dobe, hlavné procesy, ktoré zabezpečujú existenciu výtoku, sú lokalizované v tmavej katódovej ploche av regióne susedí s ním. Existuje zrýchlenie nabitých častíc plynu, zrazí elektróny z katódy.
Keď tlejúci výtok, príčinou ionizácie je elektronická emisia z katódy. Elektróny emitované katódou produkujú šok ionizáciu molekúl plynu, ktoré vznikajú pozitívne ióny spôsobujú sekundárne emisie z katódy a tak ďalej. Žiara z pozitívneho príspevku je pripojená hlavne s návratom fotoniálnych excitovaných molekúl plynu a pre rôzne plyny sú charakteristické pre určitú farbu. Pozitívny pilier sa zúčastňuje na tvorbe žiarovky len ako graf elektrického obvodu. Ak prinesiete elektródy, môžete dosiahnuť zmiznutie pozitívneho piliera, ale výboj sa nezastaví. Avšak, s ďalším znížením vzdialenosti medzi elektródami, žiariaci výboj nebude môcť existovať.
Treba poznamenať, že pre tento typ elektrického prúdu v plynoch sa fyzika niektorých procesov ešte nie je úplne objasnená. Zostáva napríklad nejasná povaha síl, ktoré spôsobujú zvýšenie prúdu, aby sa rozšírili na povrchu katódovej plochy, ktorá sa zúčastňuje na vypúšťanie.
Zapaľovací výtok
ROZPÚČENSTVO JE POTREBUJÚCICH POTREBY. Vyskytuje sa pri tlakoch v blízkosti normálneho atmosféry, v prípadoch, keď zdroj zdroja energie nestačí na udržanie stacionárneho výtoku. Sila poľa je veľká a môže dosiahnuť 3 MB / m. Fenomén je charakterizovaný ostrým zvýšením vypúšťacieho elektrického prúdu v plyne, súčasne je napätie extrémne rýchle a vypúšťacie sa zastaví. Ďalej sa potenciálny rozdiel opäť zvyšuje a celý proces sa opakuje.
V tomto prípade je typ vypúšťania tvorený krátkodobými iskiermi, ktorých rast môže začať s ľubovoľným bodom medzi elektródami. Je to spôsobené tým, že nárazová ionizácia nastane náhodne na miestach, kde je v súčasnosti koncentrovaný najväčší počet iónov. V blízkosti iskierového kanála je plyn rýchlo vyhrievaný a zažíva tepelnú rozťažnosť, ktorá spôsobuje akustické vlny. Preto je zapaľovací výtok sprevádzaný praskaním, ako aj uvoľňovaním tepla a jasne žiara. Procesy lavínovej ionizácie vytvárajú vysoký tlak a teploty na 10 tisíc stupňov a vyššie.
Najjasnejší príklad prirodzeného zapaľovacieho výtoku je blesk. Priemer hlavného káča z zipsu, môže byť z niekoľkých centimetrov do 4 m, a dĺžka kanála je 10 km. Hodnota súčasných prúdi až 500 tisíc zosilňovačov a potenciálny rozdiel medzi hromom mraku a povrchom Zeme dosahuje miliardu voltov.
Najdlhšie blesk s dĺžkou 321 km bol pozorovaný v roku 2007 v Oklahome, USA. Držiak záznamu pre trvania bolo blesk, upevnené v roku 2012 vo francúzskych Alpách - trvalo viac ako 7,7 sekundy. Pri úderov blesku sa môže vzduch zahriať až 30 tisíc stupňov, čo je 6-násobok teploty viditeľného povrchu slnka.
V prípadoch, keď je sila zdroja elektrického poľa dostatočne veľký, vyvíja sa zapaľovací výtok v oblúku.
Tento typ samoobsluhy je charakterizovaný vysokou prúdovou hustotou a malými (menšími ako keď sa vypúšťacie) napätie. Vzdialenosť rozpadu je malá vďaka blízkemu umiestneniu elektród. Výboj sa iniciuje emisiou elektrónu z povrchu katódy (pre atómy kovov, ionizačný potenciál je malý v porovnaní s molekulami plynu). Počas rozpadu medzi elektródami sa vytvárajú podmienky, za ktorých plyn vedie elektrický prúd a dochádza k zapaľovaniu, uzatvárací reťazec. Ak je sila zdroja napätia dostatočne veľký, zapaľovacie výboje idú do stabilného elektrického oblúka.
Ionizácia v oblúkovej skupine dosahuje takmer 100%, prúd prúdu je veľmi veľký a môže byť od 10 do 100 AMPS. Pri atmosférickom tlaku je oblúk schopný zahrievať až 5-6 tisíc stupňov a katóda je až do 3 tisíc stupňov, čo vedie k intenzívnym termoelektronickým emisiám z jeho povrchu. Bombardovanie anódy elektrónmi vedie k čiastočnému zničeniu: je vytvorený vybraný - kráter s teplotou asi 4000 ° C. Zvýšenie tlaku znamená ešte väčšie zvýšenie teploty.
Počas riedenia elektród zostáva výtok oblúka stabilný do určitej vzdialenosti, ktorý vám umožní bojovať proti nemu v týchto oblastiach elektrických zariadení, kde je škodlivý z dôvodu korózie spôsobenej it a rekonštrukciou. Toto sú zariadenia, ako sú vysoko napätie a ističe, stýkače a ďalšie. Jednou zo spôsobov kontroly oblúka, ktoré vznikajú z otvárania kontaktov, je použitie duogogázových komôr na základe princípu predĺženia oblúka. Používa sa mnoho ďalších metód: Kontakt Shunting, použitie materiálov s vysokým ionizačným potenciálom a tak ďalej.
Vývoj výtoku CORONA nastáva pri normálnom atmosférickom tlaku v ostro nehomogénnych poliach v elektródach s veľkým povrchom zakrivenia. Môže to byť veže, stožiare, drôty, rôzne prvky elektrických zariadení, ktoré majú komplexný tvar, a dokonca aj ľudské vlasy. Takáto elektróda sa nazýva coroning. Ionizačné procesy a teda plynová žiara sa vyskytuje len v blízkosti.
Koruna môže byť vytvorená ako v katóde (negatívna koruna) v bombardovaní svojich iónov a na anódu (pozitívne) v dôsledku fotoionizácie. Záporná koruna, v ktorej je ionizačný proces, v dôsledku terminálu, je zameraný z elektródy, sa vyznačuje rovnomerným luminiscenciou. V pozitívnej koruny je možné pozorovať stuhy - svetelné čiary zlomenej konfigurácie, ktoré sa môžu zmeniť na iskry.
Príkladom korónového výtoku v prírodných podmienkach sú epizódy vysokých stožiarov, vrcholov stromov a tak ďalej. Sú tvorené s veľkým napätím elektrického poľa v atmosfére, často pred búrkou alebo počas blizzard. Okrem toho boli zaznamenané na kryte lietadiel v oblaku sopečného popola.
Korunkové absolutórium na drôtoch kolesá vedie k významnej strate elektrickej energie. S veľkým napätím sa môže korunkový výtok pohybovať v oblúku. Boj proti nemu sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi, napríklad zvýšením polomeru zakrivenia vodičov.
Elektrický prúd v plyne a plazme
Plne alebo čiastočne ionizovaný plyn sa nazýva plazma a je považovaný za štvrtý agregovaný stav látky. Všeobecne plazma je elektricky neutrálna, pretože celkový náboj komponentov jeho častíc je nula. To ho odlišuje od iných systémov nabitých častíc, ako sú napríklad elektronické zväzky.
V prírodných podmienkach plazmy sa spravidla vytvára pri vysokých teplotách v dôsledku kolízie atómov plynu pri vysokých rýchlostiach. Prevažná časť Baryonu vo vesmíre je v plazmovom stave. Tie sú hviezdy, časť medzihviezdnej látky, intergalaktického plynu. Heonosféra Zeme tiež predstavuje vzácne slabo ionizovanú plazmu.
Stupeň ionizácie je dôležitou vlastnosťou plazmy - vodivé vlastnosti závisia od toho. Stupeň ionizácie je definovaný ako pomer počtu ionizovaných atómov na celkový počet atómov na jednotku objem. Čím silnejšia plazma ionizovaná, tým vyššia je jeho elektrická vodivosť. Okrem toho je neoddeliteľnou mobilitou.
Vidíme, takým spôsobom, že plyny vodivé elektrický prúd, v kategórii vypúšťania, nie je nič viac ako plazma. Takže, tlejúce a korunové vypúšťanie sú príkladmi studenej plazmy; Kanový kanál Spark Zips alebo elektrický oblúk - príklady horúceho, takmer úplne ionizovanú plazmu.
Elektrický prúd v kovoch, kvapalinách a plynoch - rozdiely a podobnosti
Zvážte vlastnosti, ktoré sú charakterizované vypúšťaním plynu v porovnaní s prúdovými vlastnosťami v iných prostrediach.
V kovoch je prúd smerový pohyb voľných elektrónov, čo nevstupuje do chemických zmien. Dirigenty tohto typu sa nazývajú prvé druhu? Patrí medzi ne okrem kovov a zliatin, uhlia, niektorých solí a oxidov. Vyznačujú sa elektronickou vodivosťou.
Vodiče druhého druhu sú elektrolyty, to znamená, že kvapalné vodné roztoky alkálií, kyselín a solí. Priechod prúdu je spojený s chemickou zmenou elektrolyty elektrolýzy. Ióny látky rozpustenej vo vode pod vplyvom potenciálneho rozdielu sa posúvajú na opačné smery: pozitívne katióny - k katóde, negatívne anióny k anóde. Proces je sprevádzaný uvoľňovaním plynu alebo ukladaním kovovej vrstvy na katóde. Sekundárne vodiče sú inherentnou iónovou vodivosťou.
Pokiaľ ide o vodivosť plynov, po prvé, dočasné, po druhé, má známky podobností a rozdielov s každým z nich. Elektrický prúd a elektrolyty, a plyny sú teda drift viacerých častíc nasmerovaných na opačné elektródy. Avšak, zatiaľ čo elektrolyty sa vyznačujú čisto iónovým vodivosťou, v plynnom výbore, s kombináciou elektronických a iónových typov vodivosti, vedúca úloha patrí elektróny. Ďalší rozdiel v elektrickom prúde v kvapalinách a plynoch je v povahe ionizácie. V elektrolyte sú molekuly rozpustenej zlúčeniny oddelené vo vode, molekuly nie sú zničené v plyne, ale len strácajú elektróny. Z tohto dôvodu, vypúšťanie plynu, ako aj prúd v kovoch, nie je spojený s chemickými zmenami.
Nonodynakova tiež prúd v kvapalinách a plynoch. Vodivosť elektrolytov všeobecne obmedzuje zákon OHM a počas vypúšťania plynu sa nerešpektuje. Volt-amp charakteristika plynov má oveľa zložitejšiu povahu spojenú s plazmatickými vlastnosťami.
Malo by sa spomenúť všeobecné a rozlišovacie znaky elektrického prúdu v plynoch a vo vákuu. Vákuum je takmer dokonalá dielektrika. "Takmer" - pretože vo vákuu, napriek neprítomnosti (presnejšie, extrémne malá koncentrácia) je tiež možné prúdu. Ale v Gaze sú už potenciálni dopravcovia prítomní, musia len ionizovať. Vo vákuu sú z látky vyrobené nosiče. Toto pravidlo sa to vyskytuje v procese elektronických emisií, napríklad pri zahrievaní katódy (termoelektronické emisie). Ale v rôznych typoch plynových výbojov, emisie, ako sme videli, hrá dôležitú úlohu.
Aplikácia vypúšťania plynu v odbore
Škodlivé účinky tých alebo iných vypúšťaní stručne strávených vyššie. Teraz dávajte pozor na prospech, ktorý prinášajú priemysel av každodennom živote.
Žiariace výboje sa používa v elektrotechnike (stabilizátory napätia), v technológii povlaku (metóda katódového striekania založená na jav katódovej korózie). V elektronike sa používa na získanie iónov a elektrónových lúčov. Široko známe oblasti použitia žiarovky je luminiscenčné a takzvané ekonomické lampy a dekoratívne neónové a argónové plynové trubice. Okrem toho sa žiariaci výtok používa v spektroskopii.
Zapaľovací výtok sa používa pri poistkách, v elektrochorologických metódach presného spracovania kovov (rezanie, vŕtanie, vŕtanie, a tak ďalej). Je však najslávnejšie vďaka používaniu spaľovacích motorov av domácich spotrebičoch (plynové dosky).
ARC vybitie, ktorý sa prvýkrát používa v technológii osvetlenia v roku 1876 (sviečka Apple - "Ruské svetlo"), stále slúži ako svetelný zdroj - napríklad v projekčných zariadeniach a výkonných reflektoroch. V elektrotechnici sa používa oblúk na ortuti. Okrem toho sa používa pri elektrickom zváraní, v rezaní kovu, v priemyselných elektrických peciach na uviaznutie ocele a zliatin.
Výboj koruny sa používa pri elektrostatických odzrakoch na iónové purifikáciu plynov, v dávkovacích časticiach, v bleskom systéme, v klimatizačných systémoch. Aj korunové vypúšťanie pracuje v kopiarní a laserových tlačiarňach, kde sa nabíja a vypúšťanie fotosenzitívneho bubna a prenos prášku z bubna na papieri sa vykonáva.
Plynové vypúšťanie všetkých typov sa teda najpoužívajú. Elektrický prúd v plynoch je úspešne a efektívny v mnohých oblastiach technológie.
V plynoch sú inšpekčné a nezávislé elektrické výboje.
Fenomén prúdenia elektrického prúdu cez plyn, pozorovaný len za podmienok akéhokoľvek vonkajšieho vplyvu na plyn, sa nazýva nezávislý elektrický výboj. Proces oddelenia elektrónu z atómu sa nazýva atómová ionizácia. Minimálna energia, ktorá musí byť drahá pre oddelenie elektrónu z atómu, sa nazýva ionizačná energia. Čiastočne alebo úplne ionizovaný plyn, v ktorom je hustota pozitívnych a negatívnych poplatkov rovnaká, nazývaná plazma.
Elektrickým prúdovým nosičom so zlým výbojom sú pozitívne ióny a negatívne elektróny. Volt-ampérová charakteristika je znázornená na obr. 54. V oblasti OHA - nespokojný vypúšťanie. V oblasti ozbrojených síl sa vypúšťanie stáva nezávislým.
S nezávislým výbojom je jednou zo spôsobov ionizácie atómov ionizácia vplyvom elektrónov. Ionizácia elektrónovým lúčom sa stane možným, keď elektrón na dĺžke voľného behu získava kinetickú energiu W k, dostatočná na vykonanie prevádzky elektrónu z atómu. Typy nezávislých vypúšťaní v plynoch - Spark, Corona, ARC a žiariace výboje.
Zapaľovací výtok Vyskytuje sa medzi dvoma elektródami nabitými rôznymi nábojmi a majú väčší rozdiel v potenciáloch. Napätie medzi variemeticky nabitými telami dosahuje až 40 000 V. Krátkodobé absolutórium, jeho mechanizmus je elektronický kop. Blesk je typ iskier.
V silne nehomogénnych elektrických poliach vytvorených, napríklad medzi hranami a rovinou alebo medzi drôtom elektrického vedenia a povrchu zeme, je tu špeciálna forma samoobsluhy v plynoch, nazývaných cROUND.
Elektrický oblúk Ruský vedec V. V. Petrov bol otvorený v roku 1802. Pri kontakte s dvoma elektródami z uhlia pri napätí 40-50 V na niektorých miestach vznikajú miesta malého prierezu s vysokým elektrickým odporom. Tieto oblasti sú veľmi zahriať, emitované elektróny, ktoré ionizujú atómy a molekuly medzi elektródami. Elektrické prúdy v oblúk sú pozitívne nabité ióny a elektróny.
Vypúšťa sa za zníženého tlaku vypúšťanie. Keď sa tlak znižuje, dĺžka najazdených najazdených najazdených elektrónov a počas kolízie má čas na nákup energie dostatočne na ionizáciu v elektrickom poli s menšou intenzitou. Vypúšťanie vykonáva elektrón-ión Avalanche.
