Elektros išlydžio dujose rūšys

Elektros iškrova dujose apima visus judėjimo dujose atvejus, veikiant įkrautų dalelių (elektronų ir jonų) elektriniam laukui dėl jonizacijos procesų... Būtina sąlyga, kad dujose įvyktų iškrova, yra laisvos iškrovos buvimas. jame esantys krūviai – elektronai ir jonai.

Dujos, susidedančios tik iš neutralių molekulių, visiškai nepraleidžia elektros srovės, t.y. idealus dielektrikas... Realiomis sąlygomis dėl natūralių jonizatorių veikimo (Saulės ultravioletinė spinduliuotė, kosminiai spinduliai, radioaktyvioji Žemės spinduliuotė ir kt.) dujose visada yra tam tikras kiekis laisvųjų krūvių — jonų ir elektronų, kurie suteikia tam tikrą elektros laidumą.

Natūralių jonizatorių galia labai maža: dėl jų veikimo ore kas sekundę kiekviename kubiniame centimetre susidaro maždaug viena krūvių pora, o tai atitinka krūvių tūrio tankio padidėjimą po = 1,6-19 CL. / (cm3 x in ). Tas pats krūvių kiekis rekombinuojamas kas sekundę. Krūvių skaičius 1 cm3 oro tuo pačiu metu išlieka pastovus ir lygus 500-1000 jonų porų.

Taigi, jei plokščio oro kondensatoriaus plokštėms yra įjungta įtampa, kurios atstumas tarp elektrodų yra S, tada grandinėje bus sukurta srovė, kurios tankis J= 2poS = 3,2×10-19 S A / cm2 .

Dirbtinių jonizatorių naudojimas daug kartų padidina srovės tankį dujose. Pavyzdžiui, kai dujų tarpas apšviečiamas gyvsidabrio-kvarco lempa, srovės tankis dujose padidėja iki 10 - 12 A / cm2; esant nuoširdžiam išlydžiui šalia jonizuoto tūrio, 10-10 A / cm2 srovės ir kt.

Apsvarstykite srovės, einančios per dujų tarpą su vienodu elektriniu lauku, priklausomybę nuo veikiančios įtampos i vertės (1 pav.).

Ryžiai. 1. Dujų išlydžio srovės-įtampos charakteristikos

Iš pradžių, didėjant įtampai, tarpo srovė didėja dėl to, kad didėjantis įkrovų kiekis patenka į elektrodų elektrinį lauką (OA skyrius). AB skyriuje srovė praktiškai nesikeičia, nes visi dėl išorinių jonizatorių susidarę krūviai patenka ant elektrodų. Soties srovė Is nustatoma pagal tarpą veikiančio jonizatoriaus intensyvumą.

Toliau didėjant įtampai, srovė smarkiai didėja (sekcija BC), o tai rodo intensyvų dujų jonizacijos procesų vystymąsi veikiant elektriniam laukui. Esant įtampai U0, pastebimas staigus tarpo srovės padidėjimas, kuris šiuo atveju praranda savo dielektrines savybes ir virsta laidininku.

Reiškinys, kai tarp dujų tarpo elektrodų atsiranda didelio laidumo kanalas, vadinamas elektriniu gedimu (sugedimas dujose dažnai vadinamas elektros išlydžiu, o tai reiškia visą gedimo susidarymo procesą).

Elektros iškrova, atitinkanti OABS charakteristikos sekciją, vadinama priklausoma, nes šiame skyriuje srovę dujų tarpelyje lemia aktyvaus jonizatoriaus intensyvumas. Iškrova atkarpoje po taško C vadinama nepriklausoma, nes iškrovos srovė šioje atkarpoje priklauso tik nuo pačios elektros grandinės parametrų (jos varžos ir maitinimo šaltinio galios), o jos priežiūrai – įkrautų dalelių susidarymo. dėl išorinių jonizatorių nereikia. Įtampa Wo, nuo kurios prasideda savaiminis išsikrovimas, vadinama pradine įtampa.

Savaiminio tirpimo į dujas formos, priklausomai nuo sąlygų, kuriomis vyksta išleidimas, gali būti skirtingos.

Esant žemam slėgiui, kai dėl mažo dujų molekulių skaičiaus tūrio vienete tarpas negali įgyti didelio laidumo, o švytėjimo išlydis... Srovės tankis švytėjimo išlydyje yra mažas (1-5 mA / cm2), išlydis apima visą tarpą tarp elektrodų.

Ryžiai. 2. Švytėjimo išlydis dujose

Esant artimam atmosferiniam ir aukštesniam dujų slėgiui, jei maitinimo šaltinio galia maža arba į tarpą trumpam veikia įtampa, atsiranda kibirkštinis išlydis... Kibirkštinio išlydžio pavyzdys – išlydis žaibo pavidalu… Ilgą laiką veikiant įtampai, kibirkšties iškrova atsiranda kaip kibirkštys, kurios atsiranda pakaitomis tarp elektrodų.

Ryžiai. 3. Nuoširdus atleidimas

Esant didelei energijos šaltinio galiai, kibirkštinis išlydis virsta lanku, kuriame per tarpą gali tekėti srovė, pasiekianti šimtus ir tūkstančius amperų. Tokia srovė prisideda prie išleidimo kanalo šildymo, padidina jo laidumą, todėl gaunamas tolesnis srovės padidėjimas. Kadangi šis procesas užtrunka, trumpam įjungus įtampą, kibirkšties iškrova nevirsta lanko išlydžiu.

Ryžiai. 4. Lanko išlydis

Labai nehomogeniškuose laukuose savaiminis išsikrovimas visada prasideda vainikinės iškrovos forma, kuri vystosi tik toje dujų tarpo dalyje, kur lauko stiprumas yra didžiausias (prie aštrių elektrodų kraštų). Koroninės iškrovos atveju tarp elektrodų neatsiranda didelis laidumas per kanalą, t.y. erdvė išlaiko savo izoliacines savybes. Kai naudojama įtampa dar labiau didėja, vainiko išlydis virsta bona fide arba lankiniu išlydžiu.

Korona išlydis – stacionarios elektros iškrovos pakankamo tankio dujose tipas, atsirandantis stipriame nevienalyčiame elektriniame lauke. Neutralių dujų dalelių jonizavimas ir sužadinimas elektronų lavinomis yra lokalizuoti ribotame stipraus elektrinio lauko zonos (koroninės gaubtelio arba jonizacijos zonos) zonoje šalia elektrodo, turinčio mažą kreivio spindulį. Blyškiai mėlynas arba violetinis dujų švytėjimas jonizacijos zonoje, pagal analogiją su saulės vainiko aureole, davė šio tipo iškrovos pavadinimą.

Be spinduliuotės matomoje, ultravioletinėje (daugiausia), taip pat trumpesniuose spektro bangos ilgiuose, vainikinį išlydį lydi dujų dalelių judėjimas iš vainikinio elektrodo — vadinamasis. „Elektros vėjas“, ūžesys, kartais radijo spinduliavimas, chemija, reakcijos (pavyzdžiui, ozono ir azoto oksidų susidarymas ore).

Ryžiai. 5. Koroninis išmetimas į dujas

Elektros iškrovos atsiradimo skirtingose ​​dujose dėsningumai yra vienodi, skirtumas yra procesą apibūdinančių koeficientų reikšmėse.