3.3. Коронний розряд

При атмосферному тиску в газі, що перебуває в сильно неоднорідному електричному полі (біля вістер, проводів ліній високої напруги й т.д. ), спостерігається розряд, область якого що світиться часто нагадує корону. Тому його й назвали коронним.

Щільність заряду на поверхні провідника тим більше, чим більше його кривизна. На вістрях щільність заряду максимальна. Тому біля вістря виникає сильне електричне поле. Коли його напруженість перевищить 3 * 10⁶ В/м, наступає розряд. При такій великій напруженості іонізація за допомогою електронного удару відбувається при атмосферному тиску. По мірі віддалення від поверхні провідника напруженість швидко убуває. Тому іонізація й пов'язане з нею світіння газу спостерігається в обмеженій області простору.

При підвищеній напрузі коронний заряд на вістрях має вигляд світової кисті - системи тонких світних ліній, які виходять із вістря, мають вигини й злами, що змінюються із часом. Такий різновид коронного розряду називається кистьовим розрядом.

Заряджена грозова хмара індукує на поверхні Землі під собою електричні заряди протилежного знака. Особливо великий заряд накопляється на вістрях.

Тому перед грозою або під час грози нерідко на вістрях і гострих кутах високо піднятих предметів спалахують схожі на пензлики конуси світла. З давніх часів це світіння називають вогнями святого Ельма.

Рисунок 7

Особливо часто свідками цього явища стають альпіністи. Іноді навіть не тільки металеві предмети, але кінчики волосся на голові прикрашаються маленькими світними пензликами. Нерідко ледоруби починають гудіти подібно великому джмелеві. З коронним розрядом доводиться рахуватися, маючи справу з високою напругою. При наявності виступаючих частин або дуже тонких проводів може початися коронний розряд. Це приводить до витоку електроенергії.

4.Іскровий розряд

При іскровому розряді необхідно створити досить сильне поле, щоб електрони й іони на довжині вільного пробігу встигали набрати енергію, необхідну для іонізації нейтральних атомів. Наприклад, щоб виник самостійний розряд при нормальному атмосферному тиску, треба створити напругу 30 000 В на кожний сантиметр довжини силової лінії. Якщо відстань між електродами ключа дуже мало, іскра виникає при напругах у декілька вольт або навіть частки вольта. При великій напруженості електричного поля між електродами (близько 3 * 10⁶ В/м) у повітрі при атмосферному тиску виникає іскровий розряд.

Іскровий розряд, на відміну від коронного, приводить до пробою повітряного проміжку. При іскровому розряді в газі виникають канали іонізованого газу - стрімери, що мають вигляд переривчастих яскравих зиґзаґоподібних ниток.

Нитки пронизують простір між електродами й зникають, змінюючись новими. При цьому спостерігається яскраве світіння газу й виділяється велика кількість теплоти. Внаслідок нагрівання тиск газу в стрімерах сильно підвищується. Розширюючись, газ випромінює звукові хвилі, що супроводжують розряд.

5. Блискавка

Гарне, але небезпечне явище природи блискавка являє собою іскровий розряд в атмосфері. Уже в середині XVIII століття звернули увагу на подібність блискавки з електричною іскрою. Висловлювалося припущення, що хмари несуть у собі великі електричні заряди й що блискавка є гігантська, нічим, крім розмірів, що не відрізняється від іскри між кулями електричної машини. На це вказував у свій час росіянин учений фізик і хімік М. В. Ломоносов (1711-1765 р. ). Ломоносов побудував “громову машину” - конденсатор. Під час грози можна було з конденсатора рукою витягати іскри. Грозові хмари дійсно заряджені електрикою. Різні частини грозової хмари несуть заряди різних знаків. Найчастіше нижня частина хмари (звернена до Землі) буває заряджена негативно, а верхня - позитивно. Тому, якщо дві хмари зближаються різнойменними частинами, то між ними проскакує блискавка. Буває, пройшовши над Землею, грозова хмара створює на її поверхні великі індуковані заряди, і тому хмара й поверхня Землі утворять дві обкладинки великого конденсатора. Різниця потенціалів між хмарою й Землею досягає величезних значень, у повітрі виникає сильне електричне поле, відбувається пробій, тобто блискавка, що вдаряє в Землю. Грім, що виникає після блискавки, має таке ж походження, як і тріск при проскакуванні лабораторної іскри. Повітря усередині каналу блискавки сильно розігрівається й розширюється, від того й виникають звукові хвилі. Ці хвилі, багаторазово відбиваючись від хмар, гір, створюють тривалу луну - громові розкати.

Рисунок 8

Відповідно до численних досліджень, зробленими над блискавкою, іскровий розряд характеризується наступними показаннями

Напруга між хмарою й Землею	108 В
Сила струму в блискавці	105 А
Тривалість блискавки	10 - 6 с
Діаметр світного каналу	10 - 20 см

Звичайно спостерігаються лінійні блискавки, але є й дивна кульова блискавка.