Различные типы самостоятельного разряда

1. Тлеющий разряд

2. Коронный разряд

3. Искровой разряд

4. Дуговой разряд.

Рассмотрим следующую установку для исследования самостоятельного разряда.

рисунок

Установка представляет собой стеклянную трубку, запаянную с обоих концов. Длина трубки приблизительно полуметра. На концах трубки катод и анод. Также, помимо всего прочего, к трубке присоединен патрубок для откачивания воздуха. 

Электроды трубки присоединяют к источнику постоянного тока с очень высоким напряжением, порядка несколько тысяч вольт.
В обычных условиях тока в трубке не будет. Напряжения в несколько тысяч вольт будет недостаточно, чтобы пробить газовый промежуток длиной около полуметра.

Теперь начнем откачивать воздух из трубки, тем самым разряжая его. Давление внутри трубки будет уменьшаться. На уровне 100 мм рт. ст. между катодом и анодом появится разряд в виде светящейся змейки. Чем сильнее мы будем уменьшать давление, тем шире и ярче будет становиться змейка.

Дойдя до отметки в 1-2 мм. рт. ст. будет возникать тлеющий разряд. В тлеющем разряде можно выделить 4 области: а – катодное темное пространство, б – тлеющее сечение, в – фарадеево темное пространство, г – положительный столб разряда.

На следующем рисунке представлен общий вид этих областей в трубке, и график напряжения в зависимости от области.

рисунок

Тлеющий разряд

Видно, что вблизи катода в области в происходит резкое падение катодного потенциала. Это является наиболее характерным признаком для тлеющего разряда.

Тлеющий разряд применяется в различных трубках, изготовленных для рекламы. В зависимости от наполнителя, они будут светиться различными цветами. А наиболее важной областью применения тлеющего разряда являются газовые лазеры.

Коронный разряд

Коронный разряд возникает в газе при атмосферном давлении. При этом газ должен находиться в неоднородном поле. По форме он часто напоминает корону. Появляется близи остриев различных предметов, проводов линий высокого напряжения.

Чем больше будет кривизна проводника, тем выше будет плотность заряда. На острие будет наблюдаться максимальная плотность заряда.
При увеличении напряжения коронный заряд может принять вид светящейся кисти, в таких случаях его еще называют кистевым разрядом.

В технике приходится часто учитывать это явление, если идет речь о высоком напряжении. Если будут выступающие части или тонкие провода, то может начаться коронный разряд. Поэтому при проектировке высоковольтных линий следует использовать толстые провода, и чем больше напряжение, тем толще провод.

Искровой разряд

Искровой разряд появляется при атмосферном давлении вследствие пробоя слоя воздуха между электродами, при подаче на них очень высокого напряжения.

При искровом разряде в газе возникают стриммеры. Стриммеры – это каналы ионизированного газа, имеющие вид прерывистых зигзагообразных ярких нитей. При этом наблюдается свечение газа и выделения большого количества теплоты. Газ начинает расширяться, и расширяясь, газ будет излучать звуковые волны.

После пробоя газа, напряжение на электродах резко падает. Ярким примером искрового разряда является молния и сопровождающий её гром. В случае молнии электродами выступают либо облака, либо облако и Земля.

Искровой разряд также как и другие виды самостоятельного газового разряда используется в технике. Например, для зажигания горючего в двигателях внутреннего сгорания или для электроискровой обработки металлов.

Дуговой разряд

Возникает в воздухе при атмосферном давлении и невысоких напряжениях. Имеет форму дуги, за что и получил свое название. Электрическая дуга впервые получена русским ученым В.В. Петровым. 

Основной причиной ионизации газа в этом случае является термоэлектронная эмиссия. Широкое применение наше дуговой разряд в технике. Он используется для сварки метла, а также в электропечах - для плавки металлов.

Нужна помощь в учебе?