Самостоятельный газовый разряд.

Газовый разряд, который продолжается после того, как прекращается действие внешнего ионизатора наз. самостоятельным газовым разрядом. Он поддерживается и развивается за счет ионов и электронов, возникших, главным образом, в результате ударной ионизации.

Несамостоятельный газовый разряд переходит в самостоятельный при напряжении между электродами, называемом напряжением зажигания. Процесс такого перехода наз. электрическим пробоем газа.

Помимо тонизации атомов (молекул) ударами электронов в объеме газа (объемная ионизация), электроны выбиваются из катода при бомбардировке его положительными ионами (поверхностная ионизация).

Типы самостоятельного разряда в газах (в зависимости от давления газа и приложенного к электродам напряжения):

1. тлеющий разряд (низкое давление, от сотых долей до нескольких мм рт.ст.) – разряд в виде светящегося извилистого шнура красноватого цвета, идущего от катода к аноду. Используется в газосветных трубках, лампах дневного света, газовых лазерах;

2. коронный самостоятельный газовый разряд (нормальное давление в газе, находящемся в сильно неоднородном электрическом поле (около остриев, проводов линий высокого напряжения и т.п.)). Ионизация газа электронным ударом и его свечение, напоминающее корону, происходят только в небольшой области, прилегающей к электроду. Используется в электрофильтрах, применяемых для очистки промышленных газов от примесей, при нанесении порошковых и лакокрасочных покрытий;

3. искровой разряд (нормальное давление и большая напряженность поля между электродами) имеет вид прерывистых ярких зигзагообразных нитей – каналов ионизованного газа. Нити пронизывают пространство между электродами и исчезают, сменяясь новыми, наблюдается яркое свечение газа и выделяется большое количество теплоты. Пример – молния. Главный канал молнии имеет диаметр см, длину до нескольких км, сила тока в импульсе до сотен тысяч ампер. Используется для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания и предохранения электрических линий передачи от перенапряжения (искровые разрядники); для электроискровой точной обработки металлов (резание, сверление);

4. дуговой разряд (большая плотность тока и небольшое напряжение между электродами – порядка нескольких десятков вольт) – между электродами возникает столб ярко светящегося газа – электрическая дуга. Причина – термоэлектронная эмиссия раскаленного катода. Используется в прожекторах, проекционной и киноаппаратуре; для сварки и резки металлов, получения высококачественных сталей (дуговая печь).

Плазмой наз. особое агрегатное состояние вещества, характеризующееся высокой степенью ионизации его частиц.

Виды плазмы:

1. высокотемпературная, возникающая при сверхвысоких температурах;

2. газоразрядная, возникающая при газовом разряде.

Степенью ионизации вещества наз. отношение концентрации заряженных частиц к общей концентрации частиц.

В зависимости от степени ионизации подразделяется на:

1. слабо ионизированную ( доли процента). В природных условиях – верхние слои атмосферы - ионосфера;

2. частично ионизированную ( несколько процентов);

3. полностью ионизированную ( близка к 100%). Образуется при очень высокой температуре – высокотемпературная плазма. Напр., солнце, горячие звезды и некоторые межзвездные облака.

Искусственно созданной плазмой различной степени ионизации является плазма в газовых разрядах, газоразрядных лампах.

Высокая электропроводность плазмы приближает ее свойства к свойствам проводников. Металлически проводники явл. примером полностью ионизированной плазмы – в металлах нет нейтральных атомов и молекул.

Особенности плазмы:

1. сильное взаимодействие с внешними электрическими и магнитными полями, обусловленное высокой электропроводностью плазмы;

2. особое коллективное взаимодействие частиц плазмы;

3. наличие упругих свойств, приводящих к возможности возбуждения и распространения в плазме различных колебаний.