20. Самостоятельный разряд

Электрич. пробой газа – если прилож. напряж. превыш. напряж. зажиг. то при выключ. внеш-него ионизатора ток остается неизменным (U>Uз). Самост. газ. разряд – электрич. разряд в газе обусловл. действ. эл. поля и сохраняется без внешнего ионизатора. Ударная ионизация молекул – ẽ приобретают в поле энергию в рез. неупругих столкнов. и ионизир. молекулы газа. Ŵк>Aι – условие. Потенциал ионизации моле-кул – разность потенциалов которую должен пройти ẽ в ускор. эл. поле для Ŵк=Aι. A=q∆φ; Aι=eφ; φ= Aι/e – потенциал ионизации.

Ŵк=eŪ; Ŵк>Aι; eŪ>eφ; Ū>φ – условие возник-новения самост. газ. разряда. Ū – ср. знач. ∆φ.

Ū=λE; λE>φ; E=U/L; λ – длина свободного пробега ẽ в газе.

Тлеющий разряд

Возник. при низких давлен. Если к элек-тродам, впаянным в стекл. трубку длиной 30–50 см, приложить пост. U в несколько сотен вольт, постепенно откачивая воздух, то при давл. 5,3--6,7 кПа возник. разряд в виде светящ. извилист. шнура красноватого цвета, идущ. от катода к аноду. При дальн. пониж. давл. шнур утолщ. Устройство: 1)тонкий светящ. слой – катодная пленка. 2)темный слой – катодное темное пространство. 3)светящ. слой – тле-ющее свечение. Возник. из-за рекомбинации ẽ с положит. ионами. 4)фарадеево темное прос-транство. 5)столб ионизированного светящ. газа – положит. столб. В катодном темном пространстве происходит сильное ускорение ẽ и положит. ионов, выбивающих ẽ с катода (вто-ричная эмиссия). В области тлеющ. свечения происходит ударная ионизация ẽ молекул газа. Образующиеся положит. ионы устремл. к като-ду и выбивают из него новые ẽ, которые опять ионизируют газ и т. д. Тлеющий разряд исполь-зуется: в газосветных трубках для светящихся надписей и реклам, в лампах дневного света, для катодного напыления металлов.

Искровой разряд возникает при больших напряженностях эл. поля в газе при 10^3Па. Искра имеет вид изогнутого и разветвленного светящ. тонкого канала. Из-за выделения большого кол-ва энергии газ в искровом промежутке нагревается до высокой t и светится. Быстрый нагрев газа ведет к повышению давления и возникн. ударн. волн, объясняющих звуковые эффекты при искровом раз-ряде. Использ. для воспламен. горючей смеси в двигателях внутр. сгорания и предохран. эл. линий передачи от перенапряжений (искровые разрядники), применяется для электроискровой точной обработки металлов (резание, сверление). Его используют в спектральном анализе для регистрации заряж. частиц

Дуговой разряд. Возникает если после зажигания искрового раз-ряда от мощного источника постепенно уменьшать расст. между электродами. При этом I резко возрастает, достигая сотен ампер, а U на разряд-ном промежутке падает до нескольких десятков вольт. Дуговой разряд можно получить от источника низкого напряжения минуя стадию искры: электроды сближают до соприкосновения, они сильно раскаляются эл. током, потом их разводят и получают эл. дугу. При атмосферном давлении t катода = 3900 К. По мере горения дуги угольный катод заостряется, а на аноде образуется углубление – кратер – наиболее горячее место дуги. По современным представлениям, дуговой разряд поддерживается за счет высокой t катода из-за интенсивной термоэлектронной эмиссии, а также термической ионизации молекул, обуслов-ленной высокой t газа. Дуговой разряд применяется в народном хозяйстве для сварки и резки металлов, получения высококачественных сталей (дуговая печь) и освещения.

Коронный разряд. Высоковольтный эл. разряд при высоком давле-нии в резконеоднородном поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности. Когда Е поля вблизи острия достигает 30 кВ/см, то вокруг него возникает свечение, имеющее вид короны. В зави-симости от знака коронируюшего электрода различают – или + корону. В случае – короны рожде-ние ẽ, вызывающ. ударную ионизацию молекул газа, происходит за счет эмиссии их из катода под действием + ионов, в случае + — вследствие ионизации газа вблизи анода. В естественных условиях корона возникает под влиянием атмос-ферного электричества у вершин мачт, деревьев. Вредное действие корон вокруг проводов высоко-вольтных линий передачи проявляется в возник-новении вредных токов утечки. Для их снижения провода делаются толстыми. Коронный разряд, являясь прерывистым, становится также источником радиопомех. Используется коронный разряд в электрофильтрах, применяемых для очистки промышленных газов от примесей, при нанесении порошковых и лакокрасочных покрытий.