50. Види самостійних електричних розрядів у газах. Тліючий розряд
Самостійні розряди поділяють: на тліючий, дуговий, іскровий і коронний.
Тліючий розряд (явище)
1.
Знайомство з явищем. Візьмемо скляну,
запаяну трубку, яка має два електроди
і відвід для відкачування повітря.
Підключимо до електродів джерело
постійного струму з напругою порядку
сотень вольт. При відкачуванні повітря
з трубки утворюється тонкий плазмовий
шнур, товщина і яскравість якого зростає
із зменшенням тиску повітря. Це і є
тліючий розряд.
Використовують тліючий розряд у лампах денного світла, газосвітних трубках, сигнальних неонових лампах, ртутних лампах, імпульсних лампах. (Лампи, які використовують у фотоспалахах, їх виготовляють у вигляді трубок з товстого скла, заповнених інертним газом неоном.).
2. Визначення. Тліючий розряд - це один з видів самостійних електричних розрядів у газах, який протікає при низьких тисках газу.
3. Умови протікання розряду: а) Напруга протікання розряду - декілька сотень вольт; б) Сила струму при розряді від 10-5 до 0,1 А (при більших силах струму розряд переходить у дуговий); в)Тліючий розряд протікає при тиску газу від 40 до 1 мм.рт.ст.
4. Математичний опис...........................
5. Пояснення явища. Основними процесами утворення вільних носіїв зарядів при тліючому розряді є: а) ударна іонізація; б) вторинна електронна емісія з катоду.
При нормальному тиску газу тліючий розряд не утворюється, бо молекули газу знаходяться на таких відстанях, пройшовши які, вільні електрони не можуть набути енергії достатньої для іонізації молекул газу (вільні електрони завжди присутні у газі). Якщо зменшувати тиск газу, то відстань між молекулами газу зростає, і електрони отримують можливість набути кінетичної енергії, достатньої для іонізації газу. Тому приблизно при тиску 100 мм.рт.ст. утворюється розряд, який має вигляд тонкого світного шнура рисунок 68. При подальшому зниженні тиску збільшується кількість електронів, здатних іонізувати молекули газу. Це приводить до того, що шнур розширюється і заповнює весь переріз трубки. Але при тиску 0,1 мм.рт.ст. концентрація газу на стільки мала, що іонів, утворених в результаті ударної іонізації, не достатньо для проведення електричного струму, тому тліючий розряд припиняється.
51. Дуговий розряд (явище)
1. Знайомство з явищем. Якщо зменшувати відстань між електродами, які знаходяться у повітрі, то утворюється розряд, який супроводжується яскравим свіченням. Дуговий розряд має широке застосування: його використовують у проекційних апаратах, прожекторних установках. Особливо широко застосовують електричну дугу для різання і зварювання металів, а також у дугових електричних печах, які використовують в сучасній металургійній промисловості.
2. Визначення. Дуговий розряд - це вид самостійного електричного розряду в газах, при якому розряд зосереджується у стійкому яскраво-сяючому шнурі плазми (рис. 69).
3.
Умови протікання розряду: а)Напруга
протікання розряду - від 1 до декількох
десятків Вольт. б) Сила струму при
дуговому розряді може досягати дуже
великих значень (тисячі і десятки тисяч
ампер). в) Розряд протікає при тисках
від 1 до 100 ат. г) Температура в дузі
складає тисячі Кельвін, а при тисках
100 ат. доходить до 10000 К.
5. Пояснення явища. Основними процесами, що створюють вільні носії зарядів для електричної дуги, є термоелектронна емісія з розжареної поверхні катоду і термічна іонізація газу в наслідок високої температури газу. Майже весь міжелектродний простір заповнюється високотемпературною плазмою. Внаслідок бомбардування додатними іонами катод розжарюється до 3500 К. Анод бомбардується потужним потоком електронів і розжарюється ще більше. Це приводить до інтенсивного випаровування аноду і утворенні на його поверхні кратера. Кратер є най розігрітішим і яскравим місцем дуги.
Рисунок 69
Дуговий розряд