Искровой разряд. Молния

Тлеющий разряд.

Элементарная теория газового разряда.

Электрический ток в газах.

Применение электрического тока в вакууме. Электронные лампы.

Тлеющий разряд возникает при ни­зких давлениях. Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку длиной 30— 50 см, приложить постоянное напряжение в несколько сотен вольт, постепенно отка­чивая из трубки воздух, то при давлении ж 5,3—6,7 кПа возникает разряд в виде светящегося извилистого шнура краснова­того цвета, идущего от катода к аноду. При дальнейшем понижении давления шнур утолщается.

Непосредственно к катоду прилегает тонкий светящийся слой - первое катод­ное свечение, или катодная пленка, затем следует темный слой - катодное темное пространство, переходящее в дальнейшем в светящийся слой - тлеющее свечение, имеющее резкую границу со стороны като­да, постепенно исчезающую со стороны анода. Оно возникает из-за рекомбинации электронов с положительными ионами. С тлеющим свечением граничит темный промежуток - фарадеево темное про­странство, за которым следует столб иони­зированного светящегося газа - поло­жительный столб. Положительный столб существенной роли в поддержании разря­да не имеет. При дальнейшем откачивании трубки при давлении ж 1,3 Па свечение газа ос­лабевает и начинают светиться стенки трубки. Электроны, выбиваемые из катода положительными ионами, при таких разре­жениях редко сталкиваются с молекулами газа и поэтому, ускоренные полем, ударя­ясь о стекло, вызывают его свечение, так называемую катодолюминесценцию. По­ток этих электронов исторически получил название катодных лучей. Если в катоде просверлить малые отверстия, то положи­тельные ионы, бомбардирующие катод, пройдя через отверстия, проникают в про­странство за катодом и образуют резко ограниченный пучок, получивший назва­ние каналовых (или положительных) лу­чей, названных по знаку заряда, который они несут.

Тлеющий разряд широко используется в технике. Так как свечение положитель­ного столба имеет характерный для каж­дого газа цвет, то его используют в газо­светных трубках для светящихся надписей и реклам. В лампах дневного света, более экономичных, чем лампы накаливания, излучение тлеющего разряда. Спектр свечения при соответ­ствующем подборе люминофоров близок к спектру солнечного излучения. Тлеющий разряд используется для катодного напы­ления металлов.

Если увеличить напряжение между двумя электродами расположенных в атмосферном воздухе, то по достижению напряженностью электрического поля критической величины возникает электрическая искра. Критическое напряжение сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении равна 3*10⁶ В*м. Возникновению искры предшествует образование локальных ионизированных областей воздуха, их появление связано с электронными лавинами, когда один электрон при ударе выбивает не менее одного дополнительного электрона из нейтрального атома. Далее электроны ускоряются полем и создают следующее поколение электронов. Число электронов в лавине растет по закону геометрической прогрессии. Первая лавина создается вблизи катода, при этом ионизированная область воздуха является источником коротковолнового ультрафиолетового излучения. В результате фото-ионизации образуется хорошо ионизированный и хорошо проводящий канал, возникает искровой разряд. Искровой разряд применяется для искровой обработки поверхности металла. Зависимость пробиваемого напряжения от расстояния между электродами используют для измерения напряжения в искровом вольтметре. В энергетике искровой разряд применяют для защиты цепей от очень высокого напряжения. Линейная молния представляет собой гигантскую искру в атмосфере. Причиной сильного увеличения атмосферного электрического поля во время грозы является электрический заряд облаков. Наиболее часто отрицательный заряд расположен на той стороне облака, который расположен на земле. Когда электрическое поле становится достаточно большим возникает разряд. Молнии могут возникать между облаками, либо между облаком и Землей. Молния представляет собой серию разрядов общей длительностью до 1-й секунды. Мгновенное расширение газов в канале создает звуковой эффект – гром – результат звуковых волн, отраженных от звуковых препятствий. Для защиты сооружений от молний используют молниеотводы. Они представляют собой проводящие металлические стержни, соединенные с Землей и укрепленные выше самой высокой точки сооружения.

Дата добавления: 2014-01-05