Mga uri ng electric discharge sa mga gas

Ang electric discharge sa mga gas ay kinabibilangan ng lahat ng mga kaso ng paggalaw sa mga gas sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field ng mga sisingilin na particle (mga electron at ions) bilang resulta ng mga proseso ng ionization... Ang isang paunang kinakailangan para sa paglitaw ng isang discharge sa mga gas ay ang pagkakaroon ng libre mga singil sa loob nito - mga electron at ions.

Ang isang gas na binubuo lamang ng mga neutral na molekula ay hindi nagsasagawa ng electric current, i.e. isang perpektong dielectric... Sa totoong mga kondisyon, dahil sa pagkilos ng mga natural na ionizer (ultraviolet radiation mula sa Araw, cosmic ray, radioactive radiation mula sa Earth, atbp.), Ang gas ay palaging naglalaman ng isang tiyak na halaga ng mga libreng singil - mga ion at mga electron, na nagbibigay dito ng isang tiyak na electrical conductivity.

Ang kapangyarihan ng mga natural na ionizer ay napakababa: bilang resulta ng kanilang pagkilos, humigit-kumulang isang pares ng mga singil ang nabuo sa hangin bawat segundo sa bawat kubiko sentimetro, na tumutugma sa isang pagtaas sa density ng volume ng mga singil po = 1.6-19 CL / (cm3 x sa ). Ang parehong halaga ng mga singil ay sumasailalim sa recombination bawat segundo. Ang bilang ng mga singil sa 1 cm3 ng hangin sa parehong oras ay nananatiling pare-pareho at katumbas ng 500-1000 pares ng mga ion.

Kaya, kung ang isang boltahe ay inilapat sa mga plato ng isang flat air capacitor na may distansya na S sa pagitan ng mga electrodes, kung gayon ang isang kasalukuyang ay itatatag sa circuit, ang density ng kung saan ay J= 2poS = 3.2 × 10-19 S A / cm2 .

Ang paggamit ng mga artipisyal na ionizer ay tumataas ng maraming beses sa kasalukuyang density sa gas. Halimbawa, kapag ang gas gap ay iluminado sa isang mercury-quartz lamp, ang kasalukuyang density sa gas ay tumataas sa 10 — 12 A / cm2; sa pagkakaroon ng isang taos-pusong paglabas malapit sa dami ng ionized, mga alon ng pagkakasunud-sunod ng 10-10 A / cm2, atbp.

Isaalang-alang ang pag-asa ng kasalukuyang dumadaan sa isang gas gap na may pare-parehong electric field sa halaga ng inilapat na boltahe i (Fig. 1).

kanin. 1. Kasalukuyang-boltahe na mga katangian ng paglabas ng gas

Sa una, habang ang pagtaas ng boltahe, ang kasalukuyang sa puwang ay tumataas dahil sa ang katunayan na ang pagtaas ng halaga ng mga singil ay nahuhulog sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field sa mga electrodes (seksyon OA). Sa seksyong AB, ang kasalukuyang halos hindi nagbabago, dahil ang lahat ng mga singil na nabuo dahil sa mga panlabas na ionizer ay nahuhulog sa mga electrodes. Ang saturation current Ay ay tinutukoy ng intensity ng ionizer na kumikilos sa puwang.

Sa isang karagdagang pagtaas sa boltahe, ang kasalukuyang pagtaas nang husto (seksyon BC), na nagpapahiwatig ng masinsinang pag-unlad ng mga proseso ng gas ionization sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field. Sa boltahe U0, ang isang matalim na pagtaas sa kasalukuyang sa puwang ay sinusunod, na sa kasong ito ay nawawala ang mga katangian ng dielectric at nagiging isang konduktor.

Ang kababalaghan kung saan lumilitaw ang isang high-conductivity channel sa pagitan ng mga electrodes ng gas gap ay tinatawag na electrical breakdown (pagkasira sa isang gas ay madalas na tinatawag na electrical discharge, na nangangahulugang ang buong proseso ng breakdown formation).

Ang electric discharge na naaayon sa seksyon ng katangian ng OABS ay tinatawag na umaasa, dahil sa seksyong ito ang kasalukuyang sa gas gap ay tinutukoy ng intensity ng aktibong ionizer. Ang paglabas sa seksyon pagkatapos ng punto C ay tinatawag na independiyente, dahil ang kasalukuyang naglalabas sa seksyong ito ay nakasalalay lamang sa mga parameter ng electric circuit mismo (ang paglaban nito at ang kapangyarihan ng pinagmumulan ng kuryente) at para sa pagpapanatili nito, ang pagbuo ng mga sisingilin na particle dahil sa mga panlabas na ionizer ay hindi kinakailangan. Ang boltahe na Wo kung saan nagsisimula ang self-discharge ay tinatawag na paunang boltahe.

Mga anyo ng self-dissolution sa mga gas depende sa mga kondisyon kung saan nagaganap ang discharge, maaari silang magkakaiba.

Sa mababang presyon, kapag dahil sa maliit na bilang ng mga molekula ng gas sa bawat dami ng yunit, ang puwang ay hindi maaaring makakuha ng mataas na kondaktibiti, at isang glow discharge... Ang kasalukuyang density sa isang glow discharge ay mababa (1-5 mA / cm2), ang Ang paglabas ay sumasaklaw sa buong espasyo sa pagitan ng mga electrodes.

kanin. 2. Glow discharge sa gas

Sa presyon ng gas na malapit sa atmospera at mas mataas, kung ang kapangyarihan ng pinagmumulan ng kuryente ay mababa o ang boltahe ay inilapat sa puwang sa loob ng maikling panahon, mayroong isang spark discharge... Ang isang halimbawa ng isang spark discharge ay ang discharge sa anyo ng kidlat… Sa matagal na pagkakalantad sa boltahe, ang spark discharge ay nagkakaroon ng anyo ng mga spark na lumilitaw nang salit-salit sa pagitan ng mga electrodes.

kanin. 3. Taos-pusong paglabas

Sa kaso ng makabuluhang kapangyarihan ng pinagmumulan ng enerhiya, ang paglabas ng spark ay nagiging isang arko, kung saan ang isang kasalukuyang maaaring dumaloy sa puwang, na umaabot sa daan-daang at libu-libong amperes. Ang ganitong kasalukuyang nag-aambag sa pag-init ng channel ng paglabas, pagtaas ng kondaktibiti nito, at bilang isang resulta, ang isang karagdagang pagtaas sa kasalukuyang ay nakuha. Dahil ang prosesong ito ay tumatagal ng ilang oras upang makumpleto, pagkatapos ay sa isang panandaliang aplikasyon ng boltahe, ang spark discharge ay hindi nagiging isang arc discharge.

kanin. 4. Paglabas ng arko

Sa napaka-inhomogeneous na mga field, ang self-discharge ay palaging nagsisimula sa anyo ng corona discharge, na bubuo lamang sa bahaging iyon ng gas gap kung saan ang lakas ng field ay ang pinakamataas (malapit sa matalim na gilid ng mga electrodes). Sa kaso ng paglabas ng corona, ang mataas na kondaktibiti sa pamamagitan ng isang channel ay hindi nangyayari sa pagitan ng mga electrodes, ibig sabihin, ang espasyo ay nagpapanatili ng mga insulating properties nito. Habang ang inilapat na boltahe ay higit na tumaas, ang paglabas ng corona ay nagiging isang bona fide o arc discharge.

Corona discharge — ang uri ng nakatigil na paglabas ng kuryente sa isang gas na may sapat na densidad, na nagaganap sa isang malakas na inhomogeneous electric field. Ang ionization at excitation ng mga neutral na gas particle sa pamamagitan ng electron avalanches ay naisalokal sa isang limitadong dami ng zone (corona cap o ionization zone) ng isang malakas na electric field malapit sa isang electrode na may maliit na radius ng curvature. Ang maputlang asul o violet na glow ng gas sa loob ng ionization zone, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa halo ng solar corona, ay nagbigay ng pangalan sa ganitong uri ng discharge.

Bilang karagdagan sa radiation sa nakikita, ultraviolet (pangunahin), pati na rin sa mas maikling mga wavelength ng spectrum, ang paglabas ng corona ay sinamahan ng paggalaw ng mga particle ng gas mula sa corona electrode - ang tinatawag na "Electric wind", ugong, minsan radio emission, chemistry, mga reaksyon (halimbawa, ang pagbuo ng ozone at nitrogen oxides sa hangin).

kanin. 5. Corona discharge sa gas

Ang mga regularidad ng paglitaw ng electric discharge sa iba't ibang mga gas ay pareho, ang pagkakaiba ay nakasalalay sa mga halaga ng mga coefficient na nagpapakilala sa proseso.