Žaibas. Elektros iškrovos dujose Nenormalus švytėjimo išlydis

Elektros iškrovos dujose skirstomos į dvi grupes: nesavarankiškos ir savaiminės iškrovos.

Nesavaiminė iškrova yra elektros iškrova, kuriai palaikyti reikalingas įkrautų dalelių susidarymas iškrovos tarpelyje, veikiant išoriniams veiksniams (išoriniam poveikiui dujoms ar elektrodams, didinant įkrautų dalelių koncentraciją). tome).

Nepriklausomas išlydis yra elektros iškrova, kuri egzistuoja veikiant elektrodams įtampai ir kuriai palaikyti nereikia susidaryti įkrautų dalelių dėl kitų išorinių veiksnių veikimo.

Jei išlydžio vamzdis su dviem plokščiais šaltais elektrodais yra pripildytas dujų ir prijungtas prie elektros grandinės, kurioje yra elektros šaltinis. d.s. Ea ir balastinio rezistoriaus R (3-21 pav., a), tada priklausomai nuo vamzdžiu tekančios srovės (nustatyta parenkant varžą R), jame atsiranda įvairių tipų iškrovos, pasižyminčios skirtingais fiziniais procesais dujų tūryje, skirtingi švytėjimo modeliai ir skirtingos vertės įtampos kritimas iškrovoje.

3.21 pav
a - išleidimo vamzdžio įjungimo schema;
b - srovės įtampos charakteristika savaiminiam išsikrovimui.

Parodyta pav. 3–21,6 voltų amperų charakteristika neapima iškrovos tipų, atsirandančių esant aukštam slėgiui, ty kibirkšties, vainiko ir aukšto dažnio be elektrodų.

Fig. 3-21.6 parodyta visa tokio išlydžio vamzdžio srovės-įtampos charakteristika. Jo sekcijos, atitinkančios skirtingus išleidimo tipus, yra atskirtos viena nuo kitos punktyrinėmis linijomis ir sunumeruotos.

Lentelėje 3-14 nurodo pagrindines įvairių tipų iškrovų savybes.

Regiono Nr. pagal pav. 3-21	Kategorijos pavadinimas	Elementarieji procesai tūryje	Elementarieji procesai prie katodo	Taikymas
	Nesavaime išsilaikančios tamsios išskyros	Elektrinį lauką lemia išlydį ribojančių paviršių geometrija ir potencialai. Erdvės krūvis yra mažas ir neiškreipia elektrinio lauko. Srovę sukuria krūviai, atsirandantys veikiant pašaliniams jonizatoriams (kosminės ir radioaktyvios spinduliuotės, fotojonizacijos ir kt.) Dujų padidėjimas atsiranda dėl dujų atomų jonizacijos elektronų, judančių link anodo, rezultatas.	Iš išlydžio gaunami jonai rekombinuojasi su katodo elektronais. Galima silpna elektronų emisija iš katodo veikiant šviesai (su aktyvuotais katodais), taip pat elektronų emisija veikiant teigiamiems jonams.	Dujomis užpildyti fotoelementai, skaitikliai ir jonizacijos kameros.
	Nepriklausomos tamsios išskyros	Erdvės krūvis yra mažas ir šiek tiek iškreipia potencialų pasiskirstymą tarp elektrodų. Atomų sužadinimas ir jonizacija vyksta elektronams susidūrus su jais, todėl atsiranda elektronų lavinos ir jonų srautai į katodą. Iškrovos nepriklausomumo sąlyga įvykdyta. Pašalinių jonizatorių buvimas nebūtinas. Dujų švytėjimas itin silpnas, akimis nematomas.	Intensyvi katodo emisija, veikiama teigiamų jonų, užtikrinanti iškrovą.
	Pereinamoji išskyros forma nuo tamsios iki švytinčios	Intensyvios elektronų lavinos sukelia sužadinimo ir jonizacijos procesus anodo srityje. Prie anodo stebimas dujų švytėjimas. Tūrinį elektronų krūvį iš dalies kompensuoja jonai, ypač artimoje anodo srityje.	Elektronų emisija iš katodo veikiant teigiamiems jonams.
	Normalus švytėjimo iškrovimas	Susidaro būdingos iškrovos atkarpos: artimo katodo sritis su dideliu potencialo kritimu ir išlydžio kolona, ​​kurioje kompensuojami erdvės krūviai ir mažas lauko stiprumas. Dujos išleidimo kolonoje yra plazmos būsenoje Pasižymi pastovumu keičiant srovę, taip pat dujų slėgį. Vertė nustatoma pagal dujų tipą ir katodo medžiagą. Ryškiai švytinti dujų plėvelė šalia katodo paviršiaus. Ne visas katodas apšviestas. Švytėjimo plotas yra proporcingas srovei	Elektronų emisija iš katodo veikiant teigiamiems jonams, metastabilūs ir greiti neutralūs atomai, fotoemisija veikiant išlydžio spinduliuotei.	Zenerio diodai, švytėjimo tiratronai, dekatronai, indikatoriniai įtaisai, dujų šviesos vamzdžiai.
	Nenormalus švytėjimo išsiskyrimas	Fizikoje procesas panašus į įprastą švytėjimo iškrovą. Katodo švytėjimas apima visą katodą. Srovės padidėjimą lydi srovės tankio padidėjimas katode ir katodo potencialo sumažėjimas.	Katodo procesai yra panašūs į vykstančius įprasto švytėjimo išlydžio metu.	Indikacinės lempos, dalių valymas katodiniu purškimu, plonų plėvelių gamyba.
	Pereinamoji iškrovos forma nuo švytėjimo iki lanko	Procesai iškrovimo kolonoje yra kokybiškai panašūs į švytėjimo iškrovą. Katodo sritis pastebimai susiaurėja, atsiranda vietinės stipraus katodo įkaitimo sritys.	Procesas pridedamas terminė emisija (su ugniai atspariu katodu) arba elektrostatinė emisija (su gyvsidabrio katodu).	Sulaikytojai.
	Lanko iškrova	Katodo potencialo kritimo dalis yra nedidelė. Reikšmė maža – pagal prietaisą užpildančių dujų jonizacijos potencialą. Procesai išleidimo kolonoje yra kokybiškai panašūs į procesus švytinčios iškrovos kolonoje. Iškrovimo kolonėlė šviečia. Esant dideliam slėgiui, kolonėlė traukiama link iškrovimo ašies, suformuojant „laidą“.

L E K T I O N

kursantų ir studentų disciplinoje „Elektronika ir gaisrinė automatika“.

specialybė 030502.65 – „Teismo ekspertizė“

tema Nr.1."Puslaidininkiniai, elektroniniai, jonų įrenginiai"

Paskaitos tema „Indikatoriai ir fotoelektriniai prietaisai“.

Rodikliai

Elektros iškrova dujose.

Dujų išlydžio (joniniai) įtaisai vadinami elektrovakuuminiais įtaisais, kurių elektros išlydis dujose arba garuose. Tokiuose įrenginiuose esančios dujos yra sumažinto slėgio. Elektros išlydis dujose (garuose) – tai visuma reiškinių, lydinčių elektros srovės pratekėjimą per jas. Tokio iškrovimo metu vyksta keli procesai.

Atomų sužadinimas.

Elektronui veikiant vienas iš dujų atomo elektronų pasislenka į tolimesnę orbitą (į aukštesnį energijos lygį). Ši sužadinta atomo būsena trunka 10 -7 - 10 -8 sekundes, po to elektronas grįžta į savo įprastą orbitą, išskirdamas energiją, gautą smūgio metu, spinduliuotės pavidalu. Spinduliavimą lydi dujų švytėjimas, jei skleidžiami spinduliai priklauso matomai elektromagnetinio spektro daliai. Kad atomas būtų sužadintas, smogiantis elektronas turi turėti tam tikrą energiją, vadinamąją sužadinimo energiją.

Jonizacija.

Dujų atomų (ar molekulių) jonizacija įvyksta, kai smūgiuojančio elektrono energija yra didesnė už sužadinimo energiją. Dėl jonizacijos elektronas išmušamas iš atomo. Vadinasi, erdvėje bus du laisvieji elektronai, o pats atomas pavirs teigiamu jonu. Jei šie du elektronai, judėdami greitėjančiame lauke, įgyja pakankamai energijos, kiekvienas iš jų gali jonizuoti naują atomą. Jau bus keturi laisvi elektronai ir trys jonai. Atsiranda panašus į laviną laisvųjų elektronų ir jonų skaičiaus padidėjimas.

Galima laipsniška jonizacija. Nuo vieno elektrono smūgio atomas pereina į sužadinimo būseną ir, nespėdamas grįžti į normalią būseną, jonizuojasi nuo kito elektrono smūgio. Įkrautų dalelių skaičiaus padidėjimas dujose dėl jonizacijos (laisvųjų elektronų ir jonų) vadinamas dujų elektrifikavimas.

Rekombinacija.

Kartu su jonizacija dujose vyksta ir atvirkštinis priešingo ženklo krūvių neutralizavimo procesas. Teigiami jonai ir elektronai chaotiškai juda dujose, o artėdami vienas prie kito gali susijungti ir sudaryti neutralų atomą. Tai palengvina abipusis priešingai įkrautų dalelių trauka. Neutralių atomų redukcija vadinama rekombinacija. Kadangi energija išleidžiama jonizacijai, teigiamo jono ir elektrono bendra energija yra didesnė nei neutralaus atomo. Todėl rekombinaciją lydi energijos emisija. Paprastai tai pastebima dujų švytėjimas.

Kai dujose atsiranda elektros iškrova, vyrauja jonizacija, mažėjant jos intensyvumui – rekombinacija. Esant pastoviam elektros iškrovos intensyvumui dujose, stebima pastovi būsena, kai laisvųjų elektronų (ir teigiamų jonų) skaičius, atsirandantis per laiko vienetą dėl jonizacijos, yra vidutiniškai lygus neutralių atomų skaičiui, susidariusiam dėl rekombinacijos. Kai iškrova sustoja, jonizacija išnyksta ir dėl rekombinacijos atsistato neutrali dujų būsena.

Rekombinacijai reikia tam tikro laiko, todėl dejonizacija įvyksta per 10 -5 – 10 -3 sekundes. Taigi, palyginti su elektroniniais prietaisais, dujų išlydžio įrenginiai yra daug inerciškesni.

Elektrinių išlydžių dujose rūšys.

Dujose yra savaiminių ir neišsilaikančių išmetimų. Savaiminis išsikrovimas palaikomas veikiant tik elektros įtampai. Savaiminis iškrovimas gali būti su sąlyga, kad, be įtampos, veikia keletas papildomų veiksnių. Tai gali būti šviesos spinduliuotė, radioaktyvioji spinduliuotė, karšto elektrodo terminė emisija ir kt.

Priklausomas yra t tamsios arba tylios išskyros. Dujų švytėjimas paprastai yra nematomas. Jis praktiškai nenaudojamas dujų išlydžio įrenginiuose.

Nepriklausomas apima t tekančios iškrovos. Jam būdingas dujų švytėjimas, primenantis rūkstančios anglies švytėjimą. Iškrova palaikoma elektronų emisija iš katodo veikiant jonų smūgiams. Švytėjimo išlydžio įtaisai apima zenerio diodus (dujų išlydžio įtampos stabilizatorius), dujų šviesos lempas, švytėjimo išlydžio tiratronus, ženklų indikatoriaus lempas ir dekatronus (dujų išlydžio skaičiavimo prietaisus).

Lanko iškrova gali būti priklausomas arba nepriklausomas. Lanko išlydis atsiranda esant žymiai didesniam srovės tankiui nei švytėjimo išlydžio atveju, ir jį lydi intensyvus dujų švytėjimas. Savaime nepalaikantys lankinio iškrovimo įtaisai apima gastronus ir tiratronus su šildomu katodu. Nepriklausomi lankinio išlydžio įtaisai apima gyvsidabrio vožtuvus (eksitronus) ir ignitronus su skystu gyvsidabrio katodu, taip pat dujų išlydžius.

Kibirkštinis iškrovimas primena lankinį išlydį. Tai trumpalaikė impulsinė elektros iškrova. Jis naudojamas iškrovikliuose, skirtuose trumpam tam tikrų grandinių uždarymui.

Aukšto dažnio iškrovimas gali atsirasti dujose, veikiamose kintamo elektromagnetinio lauko, net jei nėra laidžių elektrodų.

Koronos iškrova yra nepriklausomas ir naudojamas dujų išlydžio įrenginiuose įtampai stabilizuoti. Tai pastebima tais atvejais, kai vienas iš elektrodų turi labai mažą spindulį.

Elektros iškrova- Bet kurio elektrifikuoto kūno elektros praradimas, t.y., šio kūno spinduliavimas, gali pasireikšti įvairiai, dėl to spinduliavimą lydintys reiškiniai gali būti labai skirtingo pobūdžio. Visas įvairias R. formas galima suskirstyti į tris pagrindinius tipus: R. elektros srovės pavidalo, arba R. laidžią, R. konvekcinę ir R. pertrūkį. R. srovės pavidaluįvyksta, kai elektrifikuotas kūnas yra prijungtas prie žemės ar kito kūno, kurio elektros energija yra lygi ir priešingo ženklo elektrai ant iškraunančio kūno, per laidininkus ar net izoliatorius, bet izoliatorius, kurių paviršius padengtas elektrą laidžiu sluoksniu, pavyzdžiui . paviršius šlapias arba nešvarus. Tokiais atvejais tai atsitinka pilnas R. duoto kūno, o šio R. trukmę lemia laidų varža ir forma (žr. Saviindukcija), per kuriuos vyksta R. Kuo mažesnė laidininkų varža ir saviindukcijos koeficientas, tuo greitesnis R. organizme atsiranda. Kūnas iš dalies išsikrauna, t.y. atsiranda jo R. Nebaigtas, kai jis laidininkais sujungtas su kokiu nors kitu nei elektrifikuotu ar mažiau elektrifikuotu kūnu. Tokiais atvejais kuo daugiau elektros energijos praranda kūnas, tuo didesnė kūno talpa, prijungta prie jo laidininkais. Reiškiniai, lydintys spinduliuotę srovės pavidalu, kokybiškai yra tokie patys kaip reiškiniai, kuriuos sukelia elektros srovė, sužadinama įprastų galvaninių elementų. R. sutartinės atsiranda, kai gerai izoliuotas kūnas yra skystoje arba dujinėje terpėje, kurioje yra dalelių, kurios gali įsielektrinti ir, veikiamos elektrinių jėgų, gali judėti šioje terpėje. R. sprogstamasis - tai kūno R. arba į žemę, arba į kitą kūną, priešingai elektrifikuotą, per terpę, kuri nelaidžia elektros. Reiškinys atsiranda taip, tarsi nelaidžioji terpė pasiduoda tų įtampų veikimui, kurios joje atsiranda veikiant kūno elektrifikacijai, ir suteikia kelią elektrai. Toks nenutrūkstamas R. visada lydimas šviesos reiškinių ir gali pasireikšti įvairiomis formomis. Tačiau visas šias nepertraukiamo R. formas galima suskirstyti į tris kategorijas: R. kibirkšties pagalba, R. naudojant šepetį, R. lydimas spindesio arba tylos P. Visi šie R. yra panašūs vienas į kitą tuo, kad, nepaisant trumpos trukmės, kiekvienas iš jų yra kelių R. derinys, tai yra su šiais R. kūnas praranda elektrą ne nuolat, o su pertraukomis. būdas. R. kibirkšties pagalba dažniausiai yra svyruojantis (žr. Osciliacinis R.). R. kibirkšties pagalba susidaro kai kuriose dujose esantis elektrifikuotas kūnas nemažas tamprumo ar skystyje, kitas kūnas yra pakankamai arti, laidus elektrą ir prijungtas prie žemės arba elektrifikuotas priešingai šiam kūnui. Kibirkštis gali susidaryti ir tada, kai tarp tokių dviejų kūnų yra kažkokio kieto izoliatoriaus sluoksnis. Šiuo atveju kibirkštis perveria šį sluoksnį, sudarydama kiaurymę ir joje įtrūkimus. Kibirkštį visada lydi specialus traškesys, atsirandantis dėl greito smūgio aplinkai, kurioje ji susidaro. Kai kibirkštis trumpa, ji atrodo kaip lengva, tiesi linija. Šios linijos storį lemia elektros kiekis, kurį elektrifikuotas kūnas praranda šios kibirkšties pagalba. Didėjant kibirkšties ilgiui, ji plonėja ir tuo pat metu nukrypsta nuo tiesios linijos, įgauna zigzago formos formą, o toliau ilgėjant šakojasi ir galiausiai virsta šepečio forma. (lentelė, 1 pav.). Besisukančio veidrodžio pagalba galima pastebėti, kad atsirandanti kibirkštis iš tikrųjų susideda iš kelių atskirų kibirkščių, kurios po tam tikro laiko seka viena po kitos. Susidariusios kibirkšties ilgis, arba vadinamasis šiek tiek atstumas, priklauso nuo potencialų skirtumo tarp kūnų, tarp kurių susidaro ši kibirkštis. Tačiau net ir esant tokiam pačiam potencialų skirtumui tarp dviejų kūnų, tarp jų susidariusios kibirkšties ilgis šiek tiek skiriasi priklausomai nuo šių kūnų formos. Taigi, esant tam tikram potencialų skirtumui, kibirkštis yra ilgesnė, kai susidaro tarp dviejų diskų, nei tuo atveju, kai ji turi šokinėti tarp dviejų rutulių. Ir skirtingiems kamuoliukams kibirkštis nėra vienodo ilgio. Kuo daugiau dviejų kamuoliukų skiriasi dydis, tuo jis ilgesnis. Esant tam tikram potencialų skirtumui, gaunama trumpiausia kibirkštis, ty mažiausias iškrovos atstumas gaunamas tuo atveju, kai kibirkštis turėtų būti tarp dviejų vienodo dydžio rutulių. Dujų elastingumo pokytis turi labai didelę įtaką potencialų skirtumo, reikalingo tam tikro ilgio kibirkšties susidarymui, dydžiui. Mažėjant dujų elastingumui, mažėja ir šis potencialų skirtumas. Dujų, kuriose atsiranda kibirkštis, pobūdis turi didelę įtaką reikiamo potencialo skirtumo dydžiui. Esant tokiam pačiam kibirkšties ilgiui ir tokiam pat dujų elastingumui, šis potencialų skirtumas yra mažiausias vandeniliui, didesnis orui ir dar didesnis anglies rūgšties. Norint sukurti skystyje kibirkštį, reikalingas didesnis potencialų skirtumas, nei norint sukurti tokią pačią kibirkštį dujose. Kūnų, tarp kurių susidaro kibirkštis, medžiaga turi labai nedidelę įtaką potencialų skirtumui, reikalingam kibirkšties atsiradimui. Trumpo ilgio kibirkšties ore ar kitose dujose potencialų skirtumas, sudarantis kibirkštį, yra labai proporcingas kibirkšties ilgiui. Esant dideliems kibirkšties ilgiams, ryšys tarp kibirkšties ilgio ir tam reikalingo potencialų skirtumo nėra toks paprastas. Šiuo atveju, didėjant potencialų skirtumui, kibirkšties ilgis didėja greičiau, nei didėja potencialų skirtumas. Toliau pateiktoje lentelėje yra duomenys, skirti išreikšti kibirkščių ilgį ir atitinkamus potencialų skirtumus (kibirkštys susidaro tarp dviejų diskų, vienas turi šiek tiek išgaubtą paviršių).

Kibirkšties ilgis, stm	Potencialų skirtumas, voltais
0,0205	1000
0,0430	2000
0,0660	3000
0,1176	5000
0,2863	10000
0,3378	11300

ELEKTROS IŠLAIDOS.

Elektros išlydžio dujose samprata apima visus judėjimo dujose atvejus veikiant įkrautų dalelių (elektronų ir jonų) elektriniam laukui, atsirandančiam jonizacijos procesai. Būtina sąlyga, kad dujose atsirastų iškrova, yra laisvų krūvių - elektronų ir jonų - buvimas.

Dujos, susidedančios tik iš neutralių molekulių, visiškai nepraleidžia elektros srovės, t.y idealus dielektrikas. Realiomis sąlygomis dėl natūralių jonizatorių įtakos (Saulės ultravioletinė spinduliuotė, kosminiai spinduliai, radioaktyvioji Žemės spinduliuotė ir kt.) dujos visada turi tam tikrą kiekį laisvųjų krūvių – jonų ir elektronų, kurie joms suteikia tam tikras elektros laidumas.

Natūralių jonizatorių galia labai maža: dėl jų įtakos ore kas sekundę kiekviename kubiniame centimetre susidaro apie po vieną krūvių porą, o tai atitinka tūrinio krūvio tankio padidėjimą p = 1,6 -19 C/ (cm 3 x s). Tas pats krūvių skaičius rekombinuojamas kas sekundę. Krūvių skaičius 1 cm 3 oro išlieka pastovus ir lygus 500-1000 jonų porų.

Taigi, jei plokščio oro kondensatoriaus, kurio atstumas tarp elektrodų yra S, plokštelių įtampa, grandinėje bus nustatyta srovė, kurios tankis J = 2poS = 3,2x10 -19 S A/cm2.

Dirbtinių jonizatorių naudojimas daug kartų padidina srovės tankį dujose. Pavyzdžiui, kai dujų tarpas apšviečiamas gyvsidabrio-kvarco lempa, srovės tankis dujose padidėja iki 10 - 12 A/cm2; esant kibirkšties išlydžiui šalia jonizuoto tūrio, srovės siekia 10 - Sukuriama 10 A/cm2 ir kt.

Pasvarstykime srovės, einančios per dujų tarpą su vienodu elektriniu lauku, priklausomybė nuo veikiančios įtampos dydžio i (1 pav.).

Ryžiai. 1. Dujų išlydžio srovės-įtampos charakteristikos

Iš pradžių, didėjant įtampai, tarpo srovė didėja dėl to, kad vis daugiau krūvių patenka į elektrodų elektrinio lauko įtaką (OA skyrius). AB skyriuje srovė praktiškai nesikeičia, nes visi dėl išorinių jonizatorių susidarę krūviai patenka ant elektrodų. Soties srovės Is dydis nustatomas pagal jonizatoriaus, veikiančio tarpą, intensyvumą.

Toliau didėjant įtampai, srovė smarkiai didėja (skyrius BC), o tai rodo intensyvų dujų jonizacijos procesų vystymąsi veikiant elektriniam laukui. Esant įtampai U0, tarpelyje smarkiai padidėja srovė, kuri tuo pat metu praranda savo dielektrines savybes ir virsta laidininku.

Reiškinys, kai tarp dujų tarpo elektrodų atsiranda didelio laidumo kanalas, vadinamas elektros gedimas(dujų gedimas dažnai vadinamas elektros iškrova, o tai reiškia visą gedimo susidarymo procesą).

OABC charakteristikos ruožą atitinkanti elektros iškrova vadinama priklausomas, kadangi šiame skyriuje srovę dujų tarpelyje lemia veikiančio jonizatoriaus intensyvumas. Iškrova srityje po taško C vadinama nepriklausomas, kadangi iškrovos srovė šiame skyriuje priklauso tik nuo pačios elektros grandinės parametrų (jos varžos ir maitinimo šaltinio galios), o jos priežiūrai nereikia susidaryti įkrautų dalelių dėl išorinių jonizatorių. Įtampa Uo, nuo kurios prasideda savaiminis išsikrovimas, vadinama pradinė įtampa.

Dujų savaiminio iškrovimo formos, atsižvelgiant į sąlygas, kuriomis vyksta iškrovimas, gali būti skirtingos.

Esant žemam slėgiui, kai dėl mažo dujų molekulių skaičiaus tūrio vienete tarpas negali įgyti didelio laidumo, atsiranda švytėjimo išlydis. Srovės tankis švytėjimo išlydžio metu yra mažas (1-5 mA/cm2), išlydis apima visą tarpą tarp elektrodų.

Ryžiai. 2. Švytėjimo išlydis dujose

Esant artimam atmosferiniam ir didesniam dujų slėgiui, jei maitinimo šaltinio galia maža arba į tarpą trumpam veikia įtampa, atsiranda kibirkštinis išlydis. Kibirkštinio išlydžio pavyzdys yra iškrova. Kai įtampa veikia ilgą laiką, kibirkštinis išlydis yra kibirkščių pavidalu, kurios nuosekliai atsiranda tarp elektrodų.

Ryžiai. 3. Kibirkštinis išlydis

Esant didelei maitinimo šaltinio galiai, kibirkštinis išlydis virsta lankiniu išlydžiu, kurio tarpą gali tekėti šimtus ir tūkstančius amperų siekianti srovė. Ši srovė padeda įkaitinti išleidimo kanalą, padidindama jo laidumą, todėl toliau didėja srovė. Kadangi šiam procesui užbaigti reikia šiek tiek laiko, tada trumpai pritaikius įtampą, kibirkštinis išlydis nevirsta lankiniu išlydžiu.

Ryžiai. 4. Lanko išlydis

Labai nehomogeniškuose laukuose nepriklausomas iškrovimas visada prasideda formoje korona iškrova, kuri vystosi tik toje dujų tarpo dalyje, kur lauko stiprumas didžiausias (prie aštrių elektrodų kraštų). Koroninės iškrovos metu tarp elektrodų neatsiranda didelio laidumo kanalas, ty tarpas išlaiko savo izoliacines savybes. Toliau didėjant taikomajai įtampai, vainiko išlydis virsta kibirkštimi arba lanku.

Koroninė iškrova yra stacionarios elektros iškrovos pakankamo tankio dujose tipas, atsirandantis stipriame netolygiame elektriniame lauke. Neutralių dujų dalelių jonizavimas ir sužadinimas elektronų lavinomis yra lokalizuoti ribotoje stipraus elektrinio lauko zonoje (vainikinėje dangoje arba jonizacijos zonoje) šalia elektrodo, kurio kreivės spindulys yra mažas. Blyškiai mėlynas arba violetinis dujų švytėjimas jonizacijos zonoje, pagal analogiją su saulės vainiko aureole, lėmė šio tipo iškrovos pavadinimą.

Be spinduliuotės matomose, ultravioletinėse (daugiausia), taip pat trumpesnės bangos ilgio spektro dalyse, vainikinį išlydį lydi dujų dalelių judėjimas iš vainikinio elektrodo – vadinamasis. „elektrinis vėjas“, ošimas, kartais radijo spinduliuotė, chemija, reakcijos (pavyzdžiui, ozono ir azoto oksidų susidarymas ore).

Ryžiai. 5. Korona iškrova dujose

Elektros iškrovos atsiradimo skirtingose ​​dujose modeliai yra vienodi, skirtumas yra procesą apibūdinančių koeficientų vertėse.

Patirtis rodo, kad laipsniškai didinant įtampą tarp dviejų elektrodų dujose, galima pasiekti tam tikrą vertę, priklausomai nuo dujų pobūdžio ir slėgio, kuriam esant dujose atsiranda elektros srovė, net ir be išorinių jonizatorių įtakos. Reiškinys, kai elektros srovė praeina per dujas, nepriklausoma nuo išorinių jonizatorių, vadinamas nepriklausomu dujų išlydžiu.

Pagrindinis dujų jonizacijos mechanizmas nepriklausomos elektros iškrovos metu yra atomų ir molekulių jonizacija veikiant elektronams.

Nepriklausomos elektros iškrovos kūrimas dujose vyksta taip. Kai tik dujose atsiranda laisvas elektronas, veikiamas elektrinio lauko jis pagreitėja, jo kinetinė energija didėja, o jei sąlyga įvykdoma eEλ ≥ A ir, tada susidūręs su molekule ją jonizuoja. Pirminis ir antrinis elektronas, atsirandantis dėl smūginės jonizacijos, veikiant elektriniam laukui vėl pagreitėja ir kiekvienas iš jų vėlesnių susidūrimų metu išskiria dar po vieną elektroną ir pan. Laisvųjų elektronų skaičius didėja kaip lavina, kol jie pasiekia anodą.

Dujose susidarantys teigiami jonai, veikiami elektrinio lauko, juda iš anodo į katodą. Kai teigiami jonai patenka į katodą, taip pat veikiant spinduliuotei, kylančiai iškrovos metu, iš katodo gali išsiskirti nauji elektronai. Juos pagreitina elektrinis laukas ir atsiranda naujų elektronų jonų lavinų, o šis procesas gali tęstis nuolat. Yra įvairių tipų savaiminio išsikrovimo. Apsvarstykite keletą nepriklausomų iškrovų tipų: kibirkšties, švytėjimo, vainiko, lanko.

Kibirkštinis iškrovimas. Jei srovės šaltinis ilgą laiką nepajėgia išlaikyti savaiminės elektros iškrovos, tada atsiranda savaiminio išlydžio forma, vadinama kibirkštinio išlydžio. Kibirkštinis išlydis sustoja praėjus trumpam laikui nuo iškrovos pradžios dėl reikšmingo įtampos sumažėjimo. Kibirkštinio iškrovimo pavyzdžiai yra kibirkštys, atsirandančios šukuojant plaukus, atskiriant popieriaus lapus arba iškraunant kondensatorių. Perkūnijos metu pastebimos didžiausios „kibirkštys“ - žaibas. Tyrimai parodė, kad perkūnija kyla dėl elektros krūvių atsiskyrimo griaustiniuose debesyse.

Koronos iškrova. Labai nehomogeniškuose elektriniuose laukuose, susidariusiuose, pavyzdžiui, tarp viršūnės ir plokštumos arba tarp elektros linijos laido ir Žemės paviršiaus, susidaro ypatinga savaiminio dujų išlydžio forma, vadinama karūną iškrovimas. |Pagrindinis vainikinės iškrovos bruožas yra tai, kad atomų jonizacijos procesas dėl elektronų smūgio vyksta tik nedideliu atstumu vienam iš elektronų regione, kuriame yra didelis elektrinio lauko stiprumas. Perduodant elektrą dideliais atstumais, reikia atsižvelgti į koronos iškrovą. Didžiausias lauko stiprumas sukuriamas šalia laidų. Kadangi elektra dideliais atstumais perduodama santykinai plonais laidais, tarp kurių yra aukšta įtampa, šalia laidų vyksta gana intensyvus vainikinis iškrovimas. Dėl to prarandama dalis perduodamos elektros energijos. Koroniniai nuostoliai tokiose linijose yra didesni, kuo didesnė įtampa tarp laidų ir tuo didesnis linijos ilgis.

Lanko iškrova.Žinoma dar viena svarbi savaiminio iškrovimo dujose forma, vadinama elektros lankas. Pirmą kartą jį atrado Sankt Peterburgo medicinos ir chirurgijos akademijos fizikos profesorius V. V. Petrovas 1802 m. Nedideliu atstumu pajudinę du liečiančius anglies elektrodus, prijungtus prie srovės šaltinio, pamatysime ryškų dujų švytėjimą tarp galų. anglies, o pačios anglys įkaista.

Žvelgdami į lanko iškrovą per tamsų stiklą, galite pamatyti, kad šviesa pirmiausia sklinda iš anglies galų. Paties lanko švytėjimas – ryški lenkta juostelė, susidariusi dujų tarpelyje tarp anglies galų – yra daug silpnesnis. Lankui sudeginti pakanka palyginti nedidelės 40-50 V įtampos, tačiau srovės stipris lanke siekia dešimtis ir net šimtus amperų. Tai rodo, kad dujų pasipriešinimas lankinio išlydžio metu yra palyginti mažas.