Іскровий газовий розряд

 

Виникає при великих напруженостях електричного поля у газі, що знаходиться під тиском порядку атмосферного. Іскра має вигляд тонкого каналу, що яскраво світиться і є складним чином вигнутий та розгалужений.

Пояснення іскрового газового розряду дається на основі стримерної теорії, відповідно до якої виникненню каналу іскри, що яскраво світиться, передує поява скупчень іонізованого газу – стримерів, які світяться менш яскраво. Стримери виникають не тільки в результаті утворення електронних лавин за допомогою ударної іонізації, але і в результаті фотонної іонізації газу. Лавини, наздоганяючи одна одну, утворюють провідні містки зі стримерів, за якими в наступні моменти часу і спрямовуються потужні потоки електронів, що утворюють канали іскрового розряду. Через виділення при розглянутих процесах великої кількості енергії газ в іскровому проміжку нагрівається до дуже високої температури (приблизно 10⁴ К), що призводить до його світіння. Швидкий нагрів газу веде до підвищення тиску і виникнення ударних хвиль, що пояснюють звукові ефекти при іскровому розряді - характерне потріскування в слабких розрядах і потужний гуркіт грому в грозу, що є прикладом потужного іскрового розряду між грозовою хмарою і Землею або між двома грозовими хмарами.

Іскровий газовий розряд використовується для запалення горючої суміші у двигунах внутрішнього згоряння і для запобіганню перенапруги на лініях електропередач (іскрові розрядники). При малій довжині розрядного проміжку іскровий розряд викликає руйнування (ерозію) поверхні металу, тому він застосовується для електроіскровій точній обробці металів (різання, свердління). Його використовують в спектральному аналізі для реєстрації заряджених частинок (іскрові лічильники).

 

Дуговий газовий розряд

 Якщо після запалювання іскрового розряду від потужного джерела поступово зменшувати відстань між електродами, то розряд стає безперервним - виникає дуговий газовий розряд. При цьому сила струму різко зростає, досягаючи сотень ампер, а напруга на розрядному проміжку падає до декількох десятків вольт. Дуговий розряд можна отримати від джерела низької напруги минаючи стадію іскри. Для цього електроди (наприклад, вугільні) зближують до дотикання, вони сильно розжарюються електричним струмом, потім їх розводять і отримують електричну дугу. При атмосферному тиску температура катода приблизно дорівнює 3900 К. У міру горіння дуги вугільний катод загострюється, а на аноді утворюється поглиблення - кратер, який і є найбільш гарячим місцем дуги.

За сучасними уявленнями, дуговий розряд підтримується за рахунок високої температури катода через інтенсивну термоелектронну емісію, а також термічну іонізацію молекул, зумовлену високою температурою газу.

Дуговий газовий розряд знаходить широке застосування для зварювання та різання металів, отримання високоякісних сталей (дугова піч) та освітлення (прожектори, проекційна апаратура). Широко застосовуються також дугові лампи з ртутними електродами у кварцових балонах, де дуговий розряд виникає в ртутній парі при відкачаному повітрі. Дуга, що виникає в ртутній парі, є потужним джерелом ультрафіолетового випромінювання та використовується в медицині (наприклад, кварцові лампи). Дуговий розряд при низьких тисках парах ртуті використовується в ртутних випрямлячах для випрямлення змінного струму.