Curentul electric în gaze

Figura 14.15 - Ionizare

Gazul este format din molecule neutre (sau atomi). Prin urmare, în condiții normale, este dielectric. Proprietățile de izolare ale gazelor manifestate în faptul că organismul încărcat în aer pentru o lungă perioadă de timp și păstreze sarcina lor. Pentru a deveni un gaz pentru a efectua, este necesar să se ioniza molecule (lacrima de electroni) (Fig. 14,14). Ionizatoare poate servi raze cosmice, radiații radioactive și UV, un fascicul de electroni rapizi etc. Sub influența acestor molecule ionizatori gaz divizat în electroni și ioni pozitivi. Ca rezultat, atașarea de electroni la molecule neutre pot forma ioni negativi.

Ionizarea gazului are loc atunci când este încălzit. La o temperatură suficient de ridicată moleculele de gaz încep să se miște rapid, astfel încât o parte din ele sunt descompuse, de cotitură în ionii de coliziuni.

Dacă într-un vas umplut cu gaz, pentru a introduce doi electrozi, în prezența unui câmp electric între ele prin curentul de gaz ionizat merge: electroni și ioni negativi se vor deplasa la electrodul încărcat pozitiv, iar ionii pozitivi - la electrodul încărcat negativ (ris.14.15). Acest curent poate fi însoțită de diferite fenomene termice și optice (luminescență).

Trecerea curentului electric prin descărcarea de gaz se numește un gaz.

În cazul în care evacuarea gazelor are loc numai în cele mai dificile și sprijinirea ionizarea influenței externe, aceasta se numește non-auto-descărcare de gestiune. La încetarea ionizatorului extern electroni și ioni pozitivi rămase în recombina coliziune pentru a forma molecule neutre (un proces numit recombinare) (ris.14.16) și non-self descărcare este terminată.

Prin procesele de ionizare și recombinare cu proprietăți neschimbate Ionizer și condițiile externe în nava poate furniza o concentrație constantă a celor trei tipuri de purtători, în medie: ioni pozitivi și negativi și electroni (concentrația de ioni negativi este mai mică concentrație în general scăzută de ioni pozitivi si electroni).

Prin creșterea tensiunii dintre anod și catod crește curent rezistență (ris.14.17, porțiunea OA) - un număr tot mai mare de transportatori participanți la mișcarea ordonate într-un câmp electric. Deoarece o valoare de tensiune Un curent de creștere se oprește (ris.14.17, secțiunea AB), intensitatea curentului devine egală cu - saturație curent forță Ir. saturație atinsă indică faptul că toate particulele încărcate care apar în container pe unitate de timp (datorită acțiunii ionizatorului și recombinarea) sunt implicate în procesul de evacuare a gazelor și a crește în continuare puterea actuală este imposibilă (site-ul SD).

La o anumită valoare a tensiunii creste puterea curentului brusc (ris.14.17, segmentul BC). Dacă eliminați ionizator acum, de evacuare a gazului se oprește.

descărcare în gaz continuă chiar și după încetarea ionizatorului extern, numit de auto-descărcare de gestiune. Trecerea într-un non-autodescărcare independent se caracterizează printr-o creștere bruscă a rezistenței curentului și se numește descompunerea electrică a gazului. Creșterea numărului de purtători de sarcină (electroni și ioni) este apoi nu sunt cauzate de factori externi și interni - Ionizarea cu impact de electroni (la tensiuni ridicate, electronii sunt accelerate la energii la care sunt în măsură să ioniza coliziunea cu ei molecule de gaz) și emisia de electroni de catod . Acestea din urmă se poate datora încălzirea catodului și suflă pe ioni pozitivi.

Chiar la începutul descărcării de gaz de proces trebuie să aibă cel puțin un număr mic de particule încărcate, care, în condiții normale, există întotdeauna în gazul. Apoi, creșterea tensiunii în vasul cu (tubul de evacuare a gazelor) de gaz poate duce la auto-descărcare, chiar și atunci când ionizator specială nu este utilizat.

Procesul de evacuare gazului complicat și compoziția purtătorilor și legile care guvernează procesul. După cum se poate observa din Figura 158, evacuarea gazelor se supune legii lui Ohm este doar pentru valori mici ale tensiunii și forței curentului.

În funcție de condițiile de curent care curge prin gazul, iar starea de gaz pot fi observate diferite tipuri de auto-descărcare de gestiune. Cele mai importante dintre acestea sunt cu descărcare luminiscentă, cu arc, corona și scânteie.

Deversarea arc (ris.14.19) diferă de descărcarea luminiscentă care poate avea loc la presiune atmosferică, caracterizat prin (de obicei) cu temperatură ridicată electrozi de gaz bună conductivitate electrică, valori ridicate ale curentului.

In cel mai simplu caz, o descărcare în arc are loc între electrozii de carbon conectate la o sursă de curent dată în contact, iar apoi au divortat la o oarecare distanță. Deversarea arc apare ca o strălucire luminoasă sau cordon ham (arc), urmat de radiațiile ultraviolete.

Arcul electric ca fenomen fizic a fost descoperit de fizicianul român profesorul VV TV Petrov în 1802 și folosite pentru a ilumina inginerul român PN Yablochkov în 1876. Deversarea arc este utilizat la sudarea electrică a metalelor (cum ar fi sudarea cu arc electric), precum proiectoare și aparate de proiecție ca o sursă de lumină puternică.

În „rece“ evacuarea arc în lămpi cu vapori de mercur funcționează și lumina zilei (lămpi fluorescente). Radiațiile ultraviolete produse de descărcare este transformată în lumină vizibilă prin fosfor depus pe suprafața interioară a becului.

Spark și corona deversări are loc în câmpuri electrice foarte neuniforme. descărcare Spark are loc la presiune atmosferică, de înaltă tensiune și are forma zigzaguri luminoase care apar și dispar. Un exemplu de descărcare scânteie puternic este un fermoar (Fig. 14.20). Mai multe scânteie modestă a devenit un „instrument de lucru“, în prelucrarea metalelor scânteie.

descărcări Corona are loc la o tensiune ridicată într-un câmp electric puternic neuniform în apropierea suprafeței electrodului cu curbură mare (vârful, sârmă). Această categorie are forma unui halou luminos - coroana, de unde și numele.

descărcare EXEMPLU corona sunt așa-numitele „lumini St. Elmo“ (ris.14.21) care apar în timpul furtunilor sau aproximarea (atunci când câmpul electric este deosebit de ridicat în atmosferă) pe capetele ascuțite ale catargelor, copacii singuri, turnuri, și uneori chiar pe cap sau a avut loc ridicat mâna omului. Numele luminilor primite în Evul Mediu de numele bisericii Sf Elmo, pe cale de turnuri care sunt adesea observate.

Descărcarea corona este utilizat în electrofiltre. gaz ionizat (ris.159) se deplasează de-a lungul țevii de filtru. Ionii sunt depuse pe particulele de fum, iar cei care se deplasează în câmpul electric al descărcării către cilindrul exterior, sunt depozitate pe ea. Există filtre foarte eficiente pentru curățarea gazelor de ardere cu 99%.

În cazurile în care proprietățile dielectrice importante de aer, trebuie să se confrunte cu posibila apariție a descărcării de gaz. De exemplu, descărcări corona în apropierea liniei de transmisie (linia de transmisie) conduce la o pierdere de energie electrică. Atunci când o descărcare de înaltă tensiune poate continua într-o scânteie. Pentru a preveni apariția descărcării în linia de transmisie a puterii și în alte cazuri crește distanța dintre fire, rotunji marginile ascuțite, acoperă electrozii cu capace metalice de diametru mare, etc.

Mai ales un mare rău poate provoca o descărcare atmosferică gigant scânteie - fulger. Pentru a-l proteja de fulger se aplică.

Când a fost deschisă, circuitul de mare curent cu comutatorul de aer, și chiar declanșa arcul electric poate avea loc. Prin urmare, comutatoarele de ulei utilizat.

Substanța în evacuarea gazului se află în stare de plasmă.

Plazmoynazyvayut ionizat parțial sau total de gaz în care densitatea de sarcini pozitive și negative sunt aproape identice. purtătorilor de sarcină sunt electroni în plasmă și ionii formați prin ionizarea gazului.

Starea de plasmă de o mare parte a substanței universului. plasma T≤10 cu o temperatură de 5 ° C se numește temperatură scăzută (evacuarea gazului de plasmă, cu flacără, atmosfera superioară, medie interstelar și nebuloase galactice). Există dispozitive speciale cu care se creează un jet de plasmă dense de temperatură scăzută - torțele cu plasmă. Cu ajutorul tăiat și metale de sudură, diferite acceleratoare de particule incarcate acoperiri aplicate preparate etc.

Plasma cu o temperatură de 6 ° C t≥10 numita temperatură ridicată sau la cald. O astfel de plasmă există în interiorul soarelui și alte stele. În condiții de laborator, plasma de temperatură ridicată este utilizat în cercetarea fuziunii termonucleare controlate.

generatoare MHD (generatoare MHD) sunt un domeniu important și promițător de aplicare a plasmei. Generatorul MHD al jetului de plasmă (ris.160) trece între cei doi electrozi (A și C), la o viteză perpendiculară pe liniile de câmp magnetic. Sub acțiunea forței Lorentz particulelor încărcate oppositely sunt deplasate pentru electrozi diferiți. Între electrozii o diferență de potențial și un curent electric prin închiderea circuitului. Avantajele generatorului MHD - fără pierderi de energie, prin frecare conversia directă a energiei plasmei interne în energie electrică și eficiență ridicată., Prin urmare,