Munja. Električna pražnjenja u plinovima Anomalno svjetleće pražnjenje

Električna pražnjenja u plinu se dijele u dvije grupe: nesamoodrživa pražnjenja i samoodrživa pražnjenja.

Nesamoodrživo pražnjenje je električno pražnjenje koje zahtijeva, da bi se održalo, stvaranje nabijenih čestica u pražnjenju pod utjecajem vanjskih faktora (vanjski utjecaj na plin ili elektrode, povećanje koncentracije nabijenih čestica u volumenu).

Nezavisno pražnjenje je električno pražnjenje koje nastaje pod utjecajem napona primijenjenog na elektrode i ne zahtijeva stvaranje nabijenih čestica zbog djelovanja drugih vanjskih faktora za njegovo održavanje.

Ako se cijev za pražnjenje s dvije ravne hladne elektrode napuni plinom i spoji na električni krug koji sadrži izvor električne energije. d.s. Ea i balastni otpornik R (sl. 3-21, a), zatim u zavisnosti od struje koja teče kroz cijev (podešena odabirom otpora R), u njoj se javljaju različite vrste pražnjenja, koje karakterišu različiti fizički procesi u zapremini gasa, različite obrasce sjaja i različite vrijednosti pada napona na pražnjenju.

Sl.3.21
a - dijagram za uključivanje ispusne cijevi;
b - strujno-naponska karakteristika samopražnjenja.

Prikazano na sl. Karakteristika od 3-21,6 volt-ampera ne uključuje tipove pražnjenja koji se javljaju pri visokim pritiscima, a to su varnica, korona i visokofrekventno pražnjenje bez elektroda.

Na sl. 3-21.6 prikazuje kompletnu strujno-naponsku karakteristiku takve cijevi za pražnjenje. Njegovi dijelovi koji odgovaraju različitim vrstama pražnjenja odvojeni su jedan od drugog isprekidanim linijama i numerirani.

U tabeli 3-14 ukazuju na glavne karakteristike različitih vrsta pražnjenja.

Regija br. prema sl. 3-21	Naslov kategorije	Elementarni procesi u zapremini	Elementarni procesi na katodi	Aplikacija
	Nesamoodrživi tamni iscjedak	Električno polje je određeno geometrijom i potencijalima površina koje ograničavaju pražnjenje. Prostorni naboj je mali i ne iskrivljuje električno polje. Struja nastaje naelektrisanjem koje nastaje pod uticajem stranih ionizatora (kosmičko i radioaktivno zračenje, fotojonizacija itd.) Povećanje plina nastaje kao rezultat jonizacije atoma plina elektronima koji se kreću prema anodi.	Joni koji dolaze iz pražnjenja rekombiniraju se s elektronima katode. Moguća slaba emisija elektrona sa katode pod uticajem svetlosti (sa aktiviranim katodama), kao i emisija elektrona pod uticajem pozitivnih jona.	Fotoćelije punjene gasom, brojači i jonizacione komore.
	Nezavisno tamno pražnjenje	Prostorni naboj je mali i blago iskrivljuje raspodjelu potencijala između elektroda. Ekscitacija i jonizacija atoma se dešavaju kada se elektroni sudare sa njima, što dovodi do razvoja lavina elektrona i tokova jona do katode. Uslov nezavisnosti pražnjenja je ispunjen. Prisustvo vanjskih jonizatora nije neophodno. Sjaj gasa je izuzetno slab, nije vidljiv oku.	Intenzivna emisija sa katode pod uticajem pozitivnih jona, obezbeđujući postojanje pražnjenja.
	Prijelazni oblik pražnjenja iz tamnog u svijetleći	Intenzivne elektronske lavine dovode do procesa ekscitacije i jonizacije u anodnom području. U blizini anode se opaža gasni sjaj. Zapreminski naboj elektrona je djelimično nadoknađen jonima, posebno u području blizu anoda.	Emisija elektrona sa katode pod uticajem pozitivnih jona.
	Normalno sjajno pražnjenje	Formiraju se karakteristični dijelovi pražnjenja: područje blizu katode sa velikim padom potencijala i stub pražnjenja, u kojem se kompenziraju prostorni naboji, a jačina polja je mala. Gas u stubu za pražnjenje je u stanju koje se naziva plazma Karakterizira ga konstantnost pri promjeni struje, kao i pritisak plina. Vrijednost je određena vrstom plina i materijalom katode. Jarko svijetleći plinski film blizu površine katode. Nije cijela katoda osvijetljena. Područje sjaja je proporcionalno struji	Emisija elektrona sa katode pod uticajem pozitivnih jona, metastabilnih i brzih neutralnih atoma, fotoemisija pod uticajem zračenja pražnjenja.	Zener diode, tiratroni sa usijanim pražnjenjem, dekatroni, indikatorski uređaji, gasno-svjetlosne cijevi.
	Anomalno sjajno pražnjenje	U fizici, proces je sličan normalnom svjetlećem pražnjenju. Katodni sjaj pokriva cijelu katodu. Povećanje struje je praćeno povećanjem gustine struje na katodi i padom katodnog potencijala.	Procesi na katodi su slični onima kod normalnog usijanog pražnjenja.	Indikatorske lampe, čišćenje dijelova katodnim raspršivanjem, stvaranje tankih filmova.
	Prijelazni oblik pražnjenja od sjaja do luka	Procesi u stubu za pražnjenje kvalitativno su slični užarenom pražnjenju. Katodno područje se primjetno sužava, pojavljuju se lokalna područja jakog zagrijavanja katode.	Proces je dodan termoelektronska emisija (sa vatrostalnom katodom) ili elektrostatička emisija (sa živinom katodom).	Harresters.
	Lučno pražnjenje	Deo pada potencijala katode ima mali opseg. Vrijednost je mala - po redu jonizacionog potencijala plina koji puni uređaj. Procesi u stubu za pražnjenje kvalitativno su slični procesima u stubu užarenog pražnjenja. Stub za pražnjenje je svijetleći. Pri visokim pritiscima, kolona se povlači prema osi pražnjenja, formirajući „kand“.

L E K T I O N

u disciplini "Elektronika i vatrogasna automatika" za kadete i studente

specijalnost 030502.65 – „Sudsko-medicinsko vještačenje”

na temu br.1."Poluprovodnički, elektronski, jonski uređaji"

Tema predavanja je “Indikator i fotoelektrični uređaji”.

Indikatorski uređaji

Električno pražnjenje u plinovima.

Uređaji s plinskim pražnjenjem (jonski) nazivaju se elektrovakuumski uređaji s električnim pražnjenjem u plinu ili pari. Plin u takvim uređajima je pod sniženim pritiskom. Električno pražnjenje u plinu (u pari) je skup pojava koje prate prolazak električne struje kroz njega. Tokom takvog pražnjenja dolazi do nekoliko procesa.

Ekscitacija atoma.

Pod udarom elektrona, jedan od elektrona atoma gasa kreće se na udaljeniju orbitu (na viši energetski nivo). Ovo pobuđeno stanje atoma traje 10 -7 - 10 -8 sekundi, nakon čega se elektron vraća u svoju normalnu orbitu, dajući energiju primljenu pri udaru u obliku zračenja. Zračenje je praćeno plinskim sjajem ako emitirane zrake pripadaju vidljivom dijelu elektromagnetnog spektra. Da bi atom bio pobuđen, udarni elektron mora imati određenu energiju, takozvanu energiju pobude.

Ionizacija.

Ionizacija atoma (ili molekula) plina nastaje kada je energija udarnog elektrona veća od energije pobude. Kao rezultat ionizacije, elektron je izbačen iz atoma. Posljedično, u prostoru će biti dva slobodna elektrona, a sam atom će se pretvoriti u pozitivan ion. Ako ova dva elektrona, krećući se u ubrzanom polju, dobiju dovoljno energije, svaki od njih može ionizirati novi atom. Već će postojati četiri slobodna elektrona i tri jona. Dolazi do lavinskog povećanja broja slobodnih elektrona i jona.

Moguća je stepenasta jonizacija. Od udara jednog elektrona, atom prelazi u pobuđeno stanje i, nema vremena da se vrati u normalno stanje, ionizira se od udara drugog elektrona. Povećanje broja nabijenih čestica u plinu uslijed jonizacije (slobodni elektroni i joni) naziva se elektrifikacija gasa.

Rekombinacija.

Uz jonizaciju u gasu, javlja se i obrnuti proces neutralizacije naelektrisanja suprotnog predznaka. Pozitivni ioni i elektroni haotično se kreću u plinu, a kada se međusobno približavaju mogu se spojiti i formirati neutralni atom. To je olakšano međusobnim privlačenjem suprotno nabijenih čestica. Redukcija neutralnih atoma se naziva rekombinacija. Pošto se energija troši na jonizaciju, pozitivni ion i elektron imaju ukupnu energiju veću od neutralnog atoma. Dakle, rekombinacija je praćena emisijom energije. Ovo se obično posmatra gas sjaj.

Kada se u gasu pojavi električno pražnjenje, prevladava jonizacija; kada se njegov intenzitet smanji, prevladava rekombinacija. Pri konstantnom intenzitetu električnog pražnjenja u plinu, uočava se stabilno stanje u kojem je broj slobodnih elektrona (i pozitivnih iona) koji nastaju u jedinici vremena uslijed jonizacije u prosjeku jednak broju neutralnih atoma koji nastaju rekombinacijom. Kada se pražnjenje zaustavi, ionizacija nestaje i, zbog rekombinacije, vraća se neutralno stanje plina.

Za rekombinaciju je potreban određeni vremenski period, tako da se deionizacija događa za 10 -5 – 10 -3 sekunde. Dakle, u poređenju sa elektronskim uređajima, uređaji sa gasnim pražnjenjem su mnogo inercijski.

Vrste električnih pražnjenja u plinovima.

U gasu postoje samoodrživa i nesamoodrživa pražnjenja. Samopražnjenje se održava pod uticajem samo električnog napona. Nesamoodrživo pražnjenje može postojati pod uslovom da, osim napona, postoje i neki dodatni faktori na radu. To mogu biti svjetlosno zračenje, radioaktivno zračenje, termoionska emisija iz vruće elektrode, itd.

Zavisni je t tiho ili tiho pražnjenje. Sjaj plina je obično nevidljiv. Praktično se ne koristi u uređajima za pražnjenje plina.

Nezavisno uključuje t tekući iscjedak. Karakterizira ga sjaj plina koji podsjeća na sjaj tinjajućeg uglja. Pražnjenje se održava emisijom elektrona sa katode pod udarima jona. Uređaji za užareno pražnjenje uključuju zener diode (stabilizatori napona gasnog pražnjenja), gasne lampe, tiratrone sa užarenim pražnjenjem, signalne lampe i dekatrone (uređaji za brojanje gasnog pražnjenja).

Lučno pražnjenje može biti zavisna ili nezavisna. Lučno pražnjenje se javlja pri gustoći struje znatno većoj nego kod užarenog pražnjenja i praćeno je intenzivnim sjajem gasa. Nesamoodrživi uređaji za lučno pražnjenje uključuju gastrone i tiratrone sa zagrijanom katodom. Nezavisni uređaji za lučno pražnjenje uključuju živine ventile (eksitrone) i ignitrone s tečnom živinom katodom, kao i plinske pražnječe.

Iskreni pražnjenje podsjeća na lučno pražnjenje. To je kratkotrajno impulsno električno pražnjenje. Koristi se u odvodnicima koji služe za kratkotrajno zatvaranje pojedinih strujnih kola.

Visokofrekventno pražnjenje može nastati u plinu pod utjecajem naizmjeničnog elektromagnetnog polja čak i u odsustvu provodljivih elektroda.

Corona discharge je nezavisan i koristi se u uređajima za gasno pražnjenje za stabilizaciju napona. Uočava se u slučajevima kada jedna od elektroda ima vrlo mali radijus.

Električno pražnjenje- Gubitak električne energije od strane bilo kojeg naelektriziranog tijela, odnosno zračenje ovog tijela, može nastati na različite načine, uslijed čega pojave koje prate zračenje mogu biti vrlo različite prirode. Svi različiti oblici R. mogu se podijeliti u tri glavna tipa: R. u obliku električne struje, ili R. provodni, R. konvektivni i R. diskontinuirani. R. u obliku struje nastaje kada je naelektrisano tijelo povezano sa zemljom ili drugim tijelom koje posjeduje električnu energiju jednaku po količini i suprotnog po predznaku elektricitetu na tijelu koje se prazni, preko provodnika ili čak izolatora, ali izolatora čija je površina prekrivena slojem koji provodi struju, na primjer . površina je mokra ili prljava. U ovim slučajevima to se dešava puni R. određenog tijela, a trajanje ovog R. je određeno otporom i oblikom (vidi Samoindukcija) provodnika kroz koje se javlja R. Što je manji otpor i koeficijent samoindukcije provodnika, to je R brži. tijela. Tijelo se djelimično prazni, odnosno dolazi do njegovog R nepotpun, kada je provodnicima povezan sa nekim drugim tijelom koje nije naelektrizirano ili manje naelektrizirano od njega. U tim slučajevima, što više električne energije gubi tijelo, to je veći kapacitet tijela koje je s njim povezano provodnicima. Pojave koje prate zračenje u obliku struje kvalitativno su iste kao i pojave koje izaziva električna struja pobuđena običnim galvanskim elementima. R. konvencionalno nastaje kada se dobro izolovano tijelo nalazi u tečnom ili plinovitom mediju koji sadrži čestice koje se mogu naelektrizirati i pod utjecajem električnih sila mogu kretati u tom mediju. R. eksplozivno - ovo je R. tijela ili u zemlju, ili u drugo tijelo, suprotno naelektrizirano, kroz medij koji ne provodi elektricitet. Fenomen se javlja kao da neprovodni medij popušta djelovanju onih napetosti koje u njemu nastaju pod utjecajem naelektriziranja tijela i osigurava put za elektricitet. Takav diskontinuirani R. uvijek je praćen svjetlosnim fenomenima i može se pojaviti u različitim oblicima. Ali svi ovi oblici diskontinuiranog R. mogu se podijeliti u tri kategorije: R. uz pomoć iskre, R. korišćenjem četke, R. praćeno sjajem, ili tišinom P. Svi ovi R. su slični jedni drugima po tome što, uprkos kratkom trajanju, svaki od njih predstavlja kombinaciju nekoliko R., odnosno sa ovim R. tijelo ne gubi električnu energiju neprekidno, već povremeno. način. R. uz pomoć iskre je u većini slučajeva oscilatorno (vidi Oscilatorno R.). R. uz pomoć iskre nastaje kada se naelektrizirano tijelo nalazi u nekom plinu značajan elastičnosti ili u tekućini, drugo tijelo je dovoljno blizu, provodi struju i povezano je sa zemljom ili naelektrizirano suprotno ovom tijelu. Iskra može nastati i kada između ova dva tijela postoji sloj neke vrste čvrstog izolatora. U ovom slučaju, iskra probija ovaj sloj, formirajući prolaznu rupu i pukotine u njoj. Varnica je uvijek praćena posebnim zvukom pucketanja, koji je rezultat brzog udara u okolinu u kojoj se proizvodi. Kada je iskra kratka, izgleda kao lagana, ravna linija. Debljina ove linije određena je količinom električne energije koju gubi naelektrizirano tijelo uz pomoć ove iskre. Kako se dužina iskre povećava, ona postaje tanja i istovremeno odstupa od izgleda ravne linije, poprima oblik cik-cak linije, a zatim se, daljnjim izduženjem, grana i na kraju prelazi u oblik četke. (Tabela, sl. 1). Uz pomoć rotirajućeg ogledala može se otkriti da se iskra koja se pojavljuje zapravo sastoji od niza pojedinačnih iskri, koje slijede jedna za drugom nakon određenog vremenskog perioda. Dužina nastale iskre, odnosno tzv bit udaljenost, zavisi od razlike potencijala između tijela između kojih se stvara ova iskra. Međutim, čak i uz istu potencijalnu razliku između dva tijela, dužina iskre koja se stvara između njih donekle varira ovisno o obliku ovih tijela. Dakle, za datu potencijalnu razliku, iskra je duža kada se formira između dva diska nego u slučaju kada mora skočiti između dvije kuglice. A za različite kuglice iskra nije iste dužine. Što se dvije kuglice više razlikuju po veličini, to je duže. Pri datoj razlici potencijala dobija se najkraća iskra, odnosno najmanja udaljenost pražnjenja dobija se u slučaju kada treba da se iskra dobije između dve kugle iste veličine. Promjena elastičnosti plina ima vrlo veliki utjecaj na veličinu razlike potencijala potrebne za formiranje iskre date dužine. Kako elastičnost plina opada, ova potencijalna razlika se također smanjuje. Priroda gasa u kojem se javlja varnica ima značajan uticaj na veličinu potrebne razlike potencijala. Za istu dužinu iskre i istu elastičnost plina, ova razlika potencijala je najmanja za vodonik, veća je za zrak i još veća za ugljičnu kiselinu. Da bi se stvorila iskra u tekućini, potrebna je veća razlika potencijala nego da bi se proizvela ista iskra u plinu. Supstanca tijela između kojih se formira iskra ima vrlo mali utjecaj na razliku potencijala potrebnu da se iskra pojavi. Za kratke dužine iskre u vazduhu ili bilo kom drugom gasu, razlika potencijala koja formira iskru je veoma proporcionalna dužini iskre. Za velike dužine iskre, odnos između dužine iskre i potencijalne razlike potrebne za to nije tako jednostavan. U ovom slučaju, kako se razlika potencijala povećava, dužina iskre raste brže nego što se povećava potencijalna razlika. Sljedeća tabela sadrži podatke za izražavanje dužine iskri i odgovarajućih potencijalnih razlika (varnice nastaju između dva diska, jedan ima blago konveksnu površinu).

Dužina iskre, u stm	Razlika potencijala, u voltima
0,0205	1000
0,0430	2000
0,0660	3000
0,1176	5000
0,2863	10000
0,3378	11300

ELEKTRIČNO PRAŽNJENJE.

Koncept električnog pražnjenja u plinovima uključuje sve slučajeve kretanja u plinovima pod utjecajem električnog polja nabijenih čestica (elektrona i jona) nastalih jonizacioni procesi. Preduvjet za pojavu pražnjenja u plinovima je prisustvo slobodnih naboja u njemu - elektrona i iona.

Gas koji se sastoji samo od neutralnih molekula uopće ne provodi električnu struju, tj idealan dielektrik. U realnim uslovima, usled uticaja prirodnih jonizatora (ultraljubičasto zračenje Sunca, kosmičko zračenje, radioaktivno zračenje sa Zemlje, itd.), gas uvek ima određenu količinu slobodnih naelektrisanja - jona i elektrona, koji mu daju određene električne provodljivosti.

Snaga prirodnih ionizatora je vrlo mala: kao rezultat njihovog utjecaja, u zraku se svake sekunde formira oko jedan par naboja u svakom kubnom centimetru, što odgovara povećanju volumetrijske gustine naboja p = 1,6 -19 C/ (cm 3 x s). Isti broj naboja prolazi kroz rekombinaciju svake sekunde. Broj naelektrisanja u 1 cm 3 vazduha ostaje konstantan i jednak je 500-1000 parova jona.

Dakle, ako se napon stavi na ploče ravnog zračnog kondenzatora s razmakom S između elektroda, tada će se u kolu uspostaviti struja čija je gustoća J = 2poS = 3,2x10 -19 S A/cm2.

Upotreba umjetnih ionizatora povećava gustoću struje u plinu višestruko. Na primjer, kada se plinski procjep osvijetli živino-kvarcnom lampom, gustina struje u plinu se povećava na 10 - 12 A/cm2; u prisustvu iskrističnog pražnjenja blizu joniziranog volumena, struje reda 10 - Stvara se 10 A/cm2 itd.

Hajde da razmotrimo ovisnost struje koja prolazi kroz plinski procjep sa jednoličnim električnim poljem od veličine primijenjenog napona i (slika 1).

Rice. 1. Strujno-naponske karakteristike gasnog pražnjenja

U početku, kako napon raste, struja u procjepu raste zbog činjenice da sve više naboja pada pod utjecajem električnog polja na elektrodama (presjek OA). U AB sekciji struja se praktički ne mijenja, jer svi naboji nastali zbog vanjskih ionizatora padaju na elektrode. Veličina struje zasićenja Is određena je intenzitetom jonizatora koji djeluje na prazninu.

Daljnjim povećanjem napona struja naglo raste (presjek BC), što ukazuje na intenzivan razvoj procesa jonizacije plina pod utjecajem električnog polja. Pri naponu U0 dolazi do naglog povećanja struje u procjepu, koji istovremeno gubi svoja dielektrična svojstva i pretvara se u provodnik.

Fenomen u kojem se između elektroda plinskog razmaka pojavljuje kanal visoke provodljivosti naziva se električni kvar(slom u plinu se često naziva električnim pražnjenjem, što znači cijeli proces nastanka proboja).

Električno pražnjenje koje odgovara dijelu OABC karakteristike se naziva zavisan, budući da je u ovoj sekciji struja u gasnom zazoru određena intenzitetom ionizatora koji djeluje. Zove se pražnjenje u području nakon tačke C nezavisni, budući da struja pražnjenja u ovom dijelu ovisi samo o parametrima samog električnog kruga (njegov otpor i snaga izvora napajanja) i njegovo održavanje ne zahtijeva stvaranje nabijenih čestica zbog vanjskih ionizatora. Napon Uo pri kojem počinje samopražnjenje naziva se početni napon.

Oblici samopražnjenja u gasovima, u zavisnosti od uslova pod kojima se pražnjenje dešava, mogu biti različiti.

Pri niskim pritiscima, kada zbog malog broja molekula plina po jedinici volumena jaz ne može postići visoku provodljivost, dolazi do užarenog pražnjenja. Gustina struje tokom usijanog pražnjenja je mala (1-5 mA/cm2), pražnjenje pokriva ceo prostor između elektroda.

Rice. 2. Svjetleće pražnjenje u plinu

Pri pritiscima plina blizu atmosferskog i višim, ako je snaga izvora napajanja niska ili se napon primjenjuje na otvor za kratko vrijeme, dolazi do iskrišta. Primjer pražnjenja varnicom je pražnjenje. Kada se napon primjenjuje dugo vremena, iskrište ima oblik varnica koje se uzastopno pojavljuju između elektroda.

Rice. 3. Varničko pražnjenje

U slučaju značajne snage izvora energije, iskreno pražnjenje se pretvara u lučno pražnjenje, u kojem struja koja doseže stotine i hiljade ampera može teći kroz prazninu. Ova struja pomaže u zagrijavanju kanala za pražnjenje, povećavajući njegovu vodljivost, a kao rezultat toga dolazi do daljnjeg povećanja struje. Pošto ovaj proces zahtijeva određeno vrijeme da se završi, onda uz kratkotrajnu primjenu napona, varničko pražnjenje se ne pretvara u lučno pražnjenje.

Rice. 4. Lučno pražnjenje

U visoko nehomogenim poljima, nezavisno pražnjenje uvek počinje u obliku koronsko pražnjenje, koji se razvija samo u onom dijelu plinskog jaza gdje je jačina polja najveća (blizu oštrih rubova elektroda). Prilikom koronskog pražnjenja između elektroda se ne pojavljuje prolazni kanal visoke provodljivosti, odnosno jaz zadržava svoja izolacijska svojstva. Daljnjim povećanjem primijenjenog napona, koronsko pražnjenje se pretvara u iskru ili luk.

Koronsko pražnjenje je vrsta stacionarnog električnog pražnjenja u gasu dovoljne gustine koje se javlja u jakom neuniformisanom električnom polju. Ionizacija i pobuđivanje čestica neutralnog plina elektronskim lavinama lokalizirani su u ograničenoj zoni (koronski pokrivač ili zona ionizacije) jakog električnog polja u blizini elektrode s malim polumjerom zakrivljenosti. Blijedoplavi ili ljubičasti sjaj plina u zoni jonizacije, po analogiji sa oreolom solarne korone, dao je naziv ovoj vrsti pražnjenja.

Osim zračenja u vidljivom, ultraljubičastom (uglavnom), kao i u kraćim valnim dijelovima spektra, koronsko pražnjenje je praćeno kretanjem čestica plina iz koronske elektrode - tzv. “električni vjetar”, šuštanje, ponekad radio emisija, hemija, reakcije (na primjer, stvaranje ozona i dušikovih oksida u zraku).

Rice. 5. Koronsko pražnjenje u gasu

Obrasci pojave električnog pražnjenja u različitim plinovima su isti, razlika je u vrijednostima koeficijenata koji karakteriziraju proces.

Iskustvo pokazuje da ako postepeno povećavate napon između dvije elektrode u plinu, možete postići određenu vrijednost, ovisno o prirodi plina i tlaku pri kojem nastaje električna struja u plinu čak i bez utjecaja vanjskih ionizatora. Fenomen prolaska električne struje kroz gas, nezavisno od spoljnih jonizatora, naziva se nezavisno gasno pražnjenje.

Glavni mehanizam jonizacije gasa tokom nezavisnog električnog pražnjenja je jonizacija atoma i molekula udarima elektrona.

Razvoj nezavisnog električnog pražnjenja u gasu teče na sledeći način. Čim se u gasu pojavi slobodni elektron, on se ubrzava pod uticajem električnog polja, njegova kinetička energija se povećava, a ako je ispunjen uslov eEλ ≥ A i, zatim pri sudaru sa molekulom on ga jonizuje. Primarni elektron i sekundarni, koji nastaju udarnom jonizacijom, ponovo se ubrzavaju pod uticajem električnog polja, a svaki od njih, prilikom narednih sudara, oslobađa još jedan elektron, itd. Broj slobodnih elektrona raste poput lavine sve dok stižu do anode.

Pozitivni ioni koji nastaju u plinu kreću se pod utjecajem električnog polja od anode do katode. Kada pozitivni ioni udare u katodu, kao i pod uticajem zračenja koje nastaje tokom razvoja pražnjenja, iz katode se mogu osloboditi novi elektroni. Oni se ubrzavaju električnim poljem i stvaraju nove lavine elektronskih jona, a ovaj proces se može nastaviti kontinuirano. Postoje različite vrste samopražnjenja. Razmotrimo nekoliko vrsta nezavisnog pražnjenja: iskra, sjaj, korona, luk.

Iskreni pražnjenje. Ako izvor struje nije sposoban da održi samoodrživo električno pražnjenje dugo vremena, tada je oblik samoodrživog pražnjenja tzv. iskre. Varničko pražnjenje prestaje kratko vrijeme nakon početka pražnjenja kao rezultat značajnog smanjenja napona. Primjeri varničnog pražnjenja su iskre koje nastaju prilikom češljanja kose, odvajanja listova papira ili pražnjenja kondenzatora. Najveće "iskre" - munje - primećuju se tokom grmljavine. Istraživanja su pokazala da su grmljavine uzrokovane odvajanjem električnih naboja u grmljavinskim oblacima.

Corona discharge. U visoko nehomogenim električnim poljima, nastalim, na primjer, između vrha i ravnine ili između žice dalekovoda i površine Zemlje, javlja se poseban oblik samoodrživog pražnjenja u plinovima, tzv. kruna pražnjenje. |Glavna karakteristika koronskog pražnjenja je da se proces ionizacije atoma elektronskim udarom događa samo na kratkim udaljenostima od strane jednog od elektrona u području s velikom jačinom električnog polja. Korona pražnjenje se mora uzeti u obzir pri prijenosu električne energije na velike udaljenosti. Najveća snaga polja se stvara u blizini žica. Budući da se električna energija prenosi na velike udaljenosti kroz relativno tanke žice s visokim naponom između njih, u blizini žica dolazi do prilično intenzivnog koronskog pražnjenja. To dovodi do gubitka dijela prenesene električne energije. Gubici korone u takvim vodovima su veći što je veći napon između žica i što je dužina voda veća.

Lučno pražnjenje. Još jedan važan oblik samoodrživog pražnjenja u gasovima je poznat, tzv električni luk. Prvi ga je otkrio profesor fizike sa Sankt Peterburške medicinske i hirurške akademije V. V. Petrov 1802. Laganim pomicanjem dvije dodirne ugljične elektrode spojene na izvor struje na maloj udaljenosti, vidjet ćemo sjajni sjaj plina između krajeva. uglja, a sam ugalj se zagrijava.

Gledajući lučno pražnjenje kroz tamno staklo, možete vidjeti da svjetlost dolazi prvenstveno sa krajeva uglja. Sjaj samog luka - svijetle zakrivljene trake formirane u plinskom razmaku između krajeva uglja - mnogo je slabiji. Za spaljivanje luka dovoljan je relativno mali napon od 40-50 V, ali jačina struje u luku doseže desetine, pa čak i stotine ampera. Ovo ukazuje da je otpor gasa u lučnom pražnjenju relativno mali.