1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Види самостійного розряду та їх технічне використання

Види самостійного розряду та їх технічне використання

Залежно від тиску газу, напруги, прикладеної до електродів, форми і характеру розташування електродів розрізняють такі типи самостійного розряду:

  • тліючий;
  • коронний;
  • дуговий;
  • іскровий.

Тліючий розряд спостерігається при знижених тисках газу (близько 0,1 мм рт. ст.). Якщо до електродів, впаяним в скляну трубку, прикласти постійну напругу в декілька сотень вольт і потім поступово відкачувати повітря з трубки, то спостерігається таке явище: при зменшенні тиску газу в деякий момент в трубці виникає розряд, що має вигляд шнура, який світиться, що з’єднує анод і катод трубки. При подальшому зменшенні тиску цей шнур розширюється і заповнює всі перетини трубки, а світіння поблизу катода слабшає. Близько катода утворюється перший темний простір, до якого прилягає іонний шар, що світиться (тліюче світіння), який має різкий кордон з боку катода і поступово зникає з боку анода. За тліючим свіченням спостерігається знову темний проміжок, званий фарадєєвим або другим темним простором. За ним лежить область, що світиться, яка тягнеться до анода, або позитивний стовп.

Особливе значення в тліючому розряді мають тільки дві його частини – катодний темний простір і тліючі свічення, в яких відбуваються основні процеси, що підтримують розряд.

Електрони, іонізуючі газ, виникають в результаті фотоемісії з катода і зіткнень позитивних іонів з катодом трубки.

В даний час тліючий розряд широко використовується в якості джерела світла в різних газових трубках. У джерелах денного світла розряд зазвичай відбувається в парах ртуті. Газові трубки застосовуються також для рекламних та декоративних цілей.

Тліючий розряд використовують для катодного розпилення металів, так як речовина катода в тліючому розряді поступово переходить в газоподібний стан і осідає у вигляді металевого пилу на стінках трубки. Поміщаючи в тліючий розряд різні предмети, покривають їх рівномірними і міцними шарами металу. Цим способом користуються для виготовлення металевих дзеркал високої якості.

Іскровий розряд, часто спостережуваний в природі, – блискавка.

Блискавка – це розряд між двома зарядженими хмарами або між хмарою і землею.

Носіями зарядів у хмарах є заряджені крапельки води або сніжинки.

У лабораторних умовах іскровий розряд можна отримати, якщо поступово збільшувати напругу між двома електродами, що знаходяться в атмосферному повітрі і мають таку форму, що електричне поле між ними мало відрізняється від однорідного. При деякій напрузі виникає електрична іскра. При цьому іскровий розряд з величезною швидкістю пронизує розрядний проміжок, гасне і знову виникає.

Яскраво світиться зігнутий канал іскри з’єднує обидва електроди і має складне розгалуження. Світіння в іскрі – результат інтенсивних процесів іонізації. Звукові ефекти, що супроводжують іскру, породжуються підвищенням тиску (до сотень атмосфер) внаслідок нагрівання газу (до 105°С) в місцях проходження розряду. Іскра виникає в тому випадку, якщо напруженість електричного поля в газі досягає деякої певної величини, яка залежить від роду газу і його стану.

Якщо, залишаючи напругу постійною, зменшити відстань між електродами, то напруженість поля в газовому проміжку буде збільшуватися. При деякому її значенні відбудеться іскровий розряд. Чим вище буде прикладена напруга, тим більше буде відстань між електродами, при якому відбудеться іскровий розряд.

Принцип дії іскрового вольтметра – приладу для вимірювання дуже високих напруг – заснований саме на цьому явищі.

Дуговий розряд можна спостерігати за таких умов: якщо після запалювання іскрового розряду поступово зменшувати опір ланцюга, то сила струму в іскрі буде збільшуватися. Коли опір ланцюга стане досить малим, виникне нова форма газового розряду, званого дуговим. При цьому сила струму різко збільшується, досягаючи десятків і сотень ампер, а напруга на розрядному проміжку зменшується до декількох десятків вольт. Це показує, що в розряді виникають нові процеси, що повідомляють газу дуже велику електропровідність.

В даний час електричну дугу, палаючу при атмосферному тиску, найчастіше отримують між спеціальними вугільними електродами. Найбільш гарячим місцем дуги є поглиблення, що утворюється на позитивному електроді і зване кратером дуги. Його температура при атмосферному тиску близько 4000°С.

Електрична дуга є потужним джерелом світла і широко застосовується в проекційних, прожекторних та інших освітлювальних установках. Внаслідок високої температури дуга широко застосовується для зварювання та різання металів. Високу температуру дуги використовують також при влаштуванні дугових електричних печей, що грають важливу роль в сучасній електрометалургії.

Коронний розряд спостерігається при порівняно високих тисках газу (наприклад, при атмосферному тиску) в різко неоднорідному електричному полі. Для отримання значної неоднорідності поля один електрод повинен мати – дуже велику поверхню, а інший – дуже малу. Так, наприклад, коронний розряд можна легко отримати, розташовуючи тонкий дріт всередині металевого циліндра, радіус якого значно більше радіусу дроту.

Напруженість поля поблизу дроту має найбільше значення. Коли напруженість поля досягає значення 3 МВ/м, між дротом і циліндром запалюється розряд, і в ланцюзі з’являється струм.

Коронний розряд виникає як при негативному потенціалі на дроті (негативна корона), так і при позитивному (позитивна корона), а також при змінній напрузі між дротом і циліндром.

Коронний розряд використовується в техніці для пристрою електрофільтрів, призначених для очищення промислових газів від твердих і рідких домішок.

У природі коронний розряд виникає іноді під дією атмосферного електричного поля на гілках дерев, верхівках щогл (так звані вогні святого Ельма). Коронний розряд може виникнути на тонких дротах, що знаходяться під напругою. Виникненням коронного розряду на вістрях провідників пояснюється дія громовідводу, що захищає будівлі та лінії передач від ударів блискавки.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Ефект Холла