В зависимости от давления газа, напряжения, приложенного к электродам, формы и характера расположения электродов различают следующие типы самостоятельного разряда: тлеющий, коронный, дуговой и искровой.
Тлеющий разряд наблюдается при пониженных давлениях газа (порядка 0,1 мм рт. ст.). Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку, приложить постоянное напряжение в несколько сот вольт и затем постепенно откачивать воздух из трубки, то наблюдается следующее явление: при уменьшении давления газа в некоторый момент в трубке возникает разряд, имеющий вид светящегося шнура, соединяющего анод и катод трубки (рис. 1). При дальнейшем уменьшении давления этот шнур расширяется и заполняет все сечение трубки, а свечение вблизи катода ослабевает. Около катода образуется первое темное пространство 1, к которому прилегает ионный светящийся слой 2 (тлеющее свечение), который имеет резкую границу со стороны катода и постепенно исчезает со стороны анода. За тлеющим свечением наблюдается опять темный промежуток 3, называемый фарадеевым или вторым темным пространством. За ним лежит светящаяся область 4, простирающаяся до анода, или положительный столб.
Особое значение в тлеющем разряде имеют только две его части — катодное темное пространство и тлеющее свечение, в которых происходят основные процессы, поддерживающие разряд. Электроны, ионизирующие газ, возникают в результате фотоэмиссии с катода и столкновений положительных ионов с катодом трубки.
В настоящее время тлеющий разряд широко используется в качестве источника света в различных газовых трубках В источниках дневного света разряд обычно происходит в парах ртути. Газовые трубки применяются также для рекламных и декоративных целей.
Тлеющий разряд используют для катодного распыления металлов, так как вещество катода в тлеющем разряде постепенно переходит в газообразное состояние и оседает в виде металлической пыли на стенках трубки. Помещая в тлеющий разряд различные предметы, покрывают их равномерными и прочными слоями металла. Этим способом пользуются для изготовления металлических зеркал высокого качества.
Искровой разряд, часто наблюдаемый в природе, — молния. Молния — это разряд между двумя заряженными облаками или между облаком и землей. Носителями зарядов в облаках являются заряженные капельки воды или снежинки.
В лабораторных условиях искровой разряд можно получить, если постепенно увеличивать напряжение между двумя электродами, находящимися в атмосферном воздухе и имеющими такую форму, что электрическое поле между ними мало отличается от однородного. При некотором напряжении возникает электрическая искра. При этом искровой разряд с огромной быстротой пронизывает разрядный промежуток, гаснет и вновь возникает. Ярко светящийся изогнутый канал искры соединяет оба электрода и имеет сложное разветвление (рис. 2). Свечение в искре — результат интенсивных процессов ионизации. Звуковые эффекты, сопровождающие искру, порождаются повышением давления (до сотен атмосфер) вследствие нагревания газа (до 10 5 °С) в местах прохождения разряда. Искра возникает в том случае, если напряженность электрического поля в газе достигает некоторой определенной величины, которая зависит от рода газа и его состояния.
Если, оставляя напряжение постоянным, уменьшить расстояние между электродами, то напряженность поля в газовом промежутке будет увеличиваться. При некотором ее значении произойдет искровой разряд. Чем выше будет приложенное напряжение, тем больше будет расстояние между электродами, при котором произойдет искровой разряд. Принцип действия искрового вольтметра — прибора для измерения очень высоких напряжений — основан как раз на этом явлении.
Дуговой разряд можно наблюдать при следующих условиях: если после зажигания искрового разряда постепенно уменьшать сопротивление цепи, то сила тока в искре будет увеличиваться. Когда сопротивление цепи станет достаточно малым, возникнет новая форма газового разряда, называемого дуговым. При этом сила тока резко увеличивается, достигая десятков и сотен ампер, а напряжение на разрядном промежутке уменьшается до нескольких десятков вольт. Это показывает, что в разряде возникают новые процессы, сообщающие газу очень большую электропроводность.
В настоящее время электрическую дугу, горящую при атмосферном давлении, чаще всего получают между специальными угольными электродами. Наиболее горячим местом дуги является углубление, образующееся на положительном электроде и называемое кратером дуги. Его температура при атмосферном давлении около 4000 °С.
Электрическая дуга является мощным источником света и широко применяется в проекционных, прожекторных и других осветительных установках. Вследствие высокой температуры дуга широко применяется для сварки и резки металлов. Высокую температуру дуги используют также при устройстве дуговых электрических печей, играющих важную роль в современной электрометаллургии.
Коронный разряд наблюдается при сравнительно высоких давлениях газа (например, при атмосферном давлении) в резко неоднородном электрическом поле. Для получения значительной неоднородности поля электроды должны иметь резко различающиеся поверхности, т.е. один электрод — очень большую поверхность, а другой — очень малую. Так, например, коронный разряд можно легко получить, располагая тонкую проволоку внутри металлического цилиндра, радиус которого значительно больше радиуса проволоки.
Напряженность поля вблизи проволоки имеет наибольшее значение. Когда напряженность поля достигает значения 3 МВ/м, между проволокой и цилиндром зажигается разряд, и в цепи появляется ток. При этом возле проволоки наблюдается свечение, имеющее вид оболочки или короны, окружающей проволоку, откуда и произошло название разряда.
Коронный разряд возникает как при отрицательном потенциале на проволоке (отрицательная корона), так и при положительном (положительная корона), а также при переменном напряжении между проволокой и цилиндром.
Коронный разряд используется в технике для устройства электрофильтров, предназначенных для очистки промышленных газов от твердых и жидких примесей.
В природе коронный разряд возникает иногда под действием атмосферного электрического поля на ветках деревьев, верхушках мачт (так называемые огни святого Эльма). Коронный разряд может возникнуть на тонких проводах, находящихся под напряжением. Возникновением коронного разряда на остриях проводников объясняется действие громоотвода, защищающего здания и линии передач от ударов молнии.
Характер газовых разрядов определяется составом газа, его давлением и температурой, приложенным напряжением, формой, размерами, относительным расположением и веществом электродов. Различают следующие виды газовых разрядов:
1) тихий разряд; весьма слабые плотности тока в газе; не сопровождается испусканием света или звука;
2) тлеющий разряд; представляет собой ток через разреженный газ при высоких напряжениях (давление газа — порядка 1 мм. рт. ст., напряжение — несколько сотен вольт). Проводимость обусловлена главным образом движением электронов и положительных ионов, выбивающих электроны из катода. Сопровождается характерным (холодным) свечением, в котором можно выделить области, где электроны разгоняются полем, и области, где они, неупруго сталкиваясь с атомами газа, возбуждают и ионизируют их. Газосветные трубки, наполненные гелием, неоном, криптоном и другими газами, испускают излучение различного цвета;
3) дуговой разряд; характеризуется большими плотностями тока (тысячи ампер на 
сравнительно небольшими напряжениями (десятки вольт), сильным свечением и высокой температурой (3000—6000° С). Электрический ток представляет собой движение электронов, вылетающих из раскаленного катода, и ионов,
образующихся при тепловых столкновениях. Применяется для целей сварки, для освещения (дуговые фонари, прожекторы), для получения высоких температур и т. д.;
4) искровой разряд, представляющий собой электрический пробой газов при кратковременном лавинообразном возрастании числа ионов в нем. Для этого необходимо приложить к газу достаточно высокое напряжение, необходимое для обеспечения ионизации при столкновениях;
5) коронный разряд; весьма слабые электрические токи в газах при атмосферном давлении, вызванные сильно неоднородным полем при очень больших значениях напряженности поля; это имеет место, в частности, возле остриев, возле тонких проводов высокого напряжения и т. д. Наблюдается слабое свечение около электродов.
1. Тлеющий разряд наблюдается в разреженном газе (давление
10 -1 ÷10 -2 мм рт. ст.) и сопровождается свечением столба газа. Напряжение на электродах порядка нескольких сотен вольт.
2. Коронный разряд представляет собой слабый ток через газ при атмосферном давлении, возникающий при ударной ионизации под действием неоднородного электрического поля высокой напряженности (возле проводов высокого напряжения). Коронный разряд сопровождается слабым свечением и тихим шумом.
3. Дуговой разряд – это ток большой плотности через газ (порядка сотен ампер на 1 мм 2 ) при невысоких напряжениях (десятки вольт). Электроды при этом нагреты до высокой температуры при атмосферном или повышенном давлении.
Дуговой разряд поддерживается термоэлектронной эмиссией, происходящей с поверхности разогретого катода, и термической ионизацией молекул газа.
Широко используется в технике: дуговые электропечи, для электросварки, мощные источники света.
4. Искровой разряд – электрический пробой газа при кратковременном лавинообразном увеличении числа ионов в нем, вызванном ударной ионизацией газа при высоких напряжениях.
Сопровождается свечением, звуковым эффектом, а также излучением электромагнитных волн. При искровом разряде в газе возникают каналы сильно ионизированного газа – стриммеры, по которым происходит распространение искрового разряда. Пример искрового разряда – молния.
Плазма – вещество, в целом электрически нейтральное, содержащее равное количество положительных и отрицательных зарядов. В зависимости от степени ионизации различают частично ионизированную и полностью ионизированную плазму.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8460 — 
| 7349 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
