ДУГОВОЙ РАЗРЯД — Физический энциклопедический словарь
Самостоятельный квазистационарный электрический разряд в газе, горящий практически при любых давлениях газа, превышающих 10-2—10 -4 мм рт. ст., при постоянной или меняющейся с низкой частотой (до 103 Гц) разности потенциалов между электродами. Д. р. отличается высокой плотностью тока на катоде (102—108 А/см2) и низким катодным падением потенциала, не превышающим эфф. потенциала ионизации среды в разрядном промежутке. Впервые наблюдался между двумя угольными электродами в воздухе в 1802 В. В. Петровым и независимо от него в 1808—09 англ. учёным Г. Дэви. Светящийся токовый канал этого разряда при горизонтальном расположении электродов под действием конвективных потоков дугообразно изогнут, что и обусловило название.
Известно множество разновидностей Д. р., каждая из к-рых существует только при определённых внешних и граничных условиях. Почти у всех видов Д. р. ток на катоде стянут в малое очень яркое пятно, беспорядочно перемещающееся по всей поверхности катода (катодное пятно). Темп-ра поверхности в пятне достигает величины темп-ры кипения (или возгонки) материала катода. Поэтому значительную (иногда главную) роль в катодном механизме переноса тока играет термоэлектронная эмиссия. Над катодным пятном образуется слой положит. пространственного заряда, обеспечивающего ускорение эмиттируемых эл-нов до энергий, достаточных для ударной ионизации атомов и молекул газа. Т. к. толщина этого слоя крайне мала (менее длины пробега эл-на), он создаёт высокую напряжённость поля у поверхности катода, особенно вблизи естеств. микронеоднородностей поверхности, благодаря чему существенной оказывается и автоэлектронная эмиссия. Высокая плотность тока в катодном пятне и «перескоки» пятна с точки на точку создают условия для проявления взрывной электронной эмиссии. Известны и др. катодные механизмы Д. р. (факельный вынос, плазменный катод и т. д.). Относит. роль каждого из них зависит от конкретного вида Д. р.
Непосредственно к зоне катодного падения потенциала примыкает положительный столб, простирающийся до анода. Прианодного скачка потенциала обычно не наблюдается. На аноде формируется яркое анодное пятно, несколько большего размера и менее подвижное, чем катодное. Нагретый до высокой темп-ры и ионизованный газ в столбе находится в состоянии плазмы. Электропроводность плазмы в зависимости от вида Д. р. может принимать практически любые значения, вплоть до электропроводности металлов, но обычно она на неск. порядков меньше последней. Выделяющаяся в столбе джоулева теплота восполняет все потери энергии из столба плазмы, поддерживая неизменным её состояние, к-рое определяется хар-ром распределения энергии по всем степеням свободы. Полностью равновесные статистические распределения, строго говоря, в плазме Д. р. никогда не реализуются. Однако состояние сверхплотной плазмы при концентрации заряж. ч-ц N?1018 см-3 может быть близким к полному термодинамич. равновесию. Кинетика плазмы в столбе Д. р. при таких плотностях определяется в основном процессами соударений. При меньших плотностях (1018>N>1015 см-3) может реализоваться состояние т. н. локального термич. равновесия (ЛТР), при к-ром в каждой точке плазмы все статистич. распределения близки к равновесным при одном значении Т, но Т явл. ф-цией координат. Исключение в этом случае составляет лишь излучение плазмы: оно далеко от равновесного (планковского) и определяется составом плазмы и скоростями конкретных радиац. процессов (линейчатое, сплошное тормозное, рекомбинационное излучения и т. д.). При очень ограниченных размерах столба Д. р. (неск. мм), даже в плотной плазме N?1018 см-3 для Не и N?1016 см-3 для др. газов), состояние ЛТР может нарушаться за счёт процессов переноса, включая радиац. потери. Нарушение ЛТР выражается в сильном отклонении состава плазмы и заселённостей возбуждённых уровней от их равновесных значений. По мере дальнейшего снижения плотности плазмы радиационные процессы играют всё большую роль.
Длина столба Д. р. может быть произвольной, но его диаметр жёстко определяется условиями баланса выделяющейся и теряемой энергии. С ростом тока или давления неоднократно меняются механизмы потерь, обусловленные теплопроводностью газа, теплопроводностью эл-нов, амбиполярной диффузией, радиац. потерями и т. д. При таких сменах может происходить контракция (самосжатие) столба ( см. КОНТРАГИРОЕАННЫЙ РАЗРЯД).
Классич. примером Д. р. явл. разряд пост. тока, свободно горящий в воздухе между угольными электродами. Его типичные параметры: ток от 1А до сотен А, катодное падение потенциала =10 В, межэлектродпое расстояние от мм до неск. см, темп-ра плазмы =7000К, темп-pa поверхности анодного пятна =3900К. Применяется как лабораторный эталонный источник света и в технике (дуговые лампы). Д. р. с угольным анодом, просверлённым и заполненным исследуемыми в-вами или пропитанным их р-рами, применяется в спектральном анализе руд, минералов, солей и т. п. Используется Д. р. в плазмотронах, а также в дуговых печах для выплавки металлов, как сварочная дуга при электросварке. Разл. формы Д. р. возникают в газонаполненных и вакуумных преобразователях электрич. тока (ртутных выпрямителях тока, газовых и вакуумных электровыключателях и т. п.), в нек-рых газоразрядных источниках света и т. д.
Источник: Физический энциклопедический словарь на Gufo.me
Значения в других словарях
- Дуговой разряд — Один из типов стационарного электрического разряда в газах (См. Электрический разряд в газах). Впервые наблюдался между двумя угольными электродами в воздухе в 1802 В. В. Петровым и независимо в 1808—09 Г. Дэви. Большая советская энциклопедия
- ДУГОВОЙ РАЗРЯД — ДУГОВОЙ РАЗРЯД — электрический разряд в газах, характеризуемый большой плотностью тока и малым падением потенциала вблизи катода. Поддерживается термоэлектронной эмиссией или автоэлектронной эмиссией с катода. Большой энциклопедический словарь
Что такое дуговой разряд | Режимщик
Дуговой разряд
В нормальном состоянии газы являются хорошими электрическими изоляторами. Однако, приложив достаточно сильное электрическое поле, можно вызвать нарушение их изолирующих свойств, благодаря чему появляется возможность пропускать через газ значительные токи. Прохождение тока через газ по историческим причинам получило название электрического «разряда».
Возникающие при этом явления зависят от рода и давления газа, от материала, из которого изготовлены электроды, от геометрии электродов и окружающего их сосуда, а также от протекающего тока. Различные формы разряда получили специальные названия, как-то: темный разряд, корона, тлеющий разряд и т. д. Мощные разряды, однако, даже при различных условиях обладают рядом общих особенностей, позволяющих объединить их под одним названием — «дуговой разряд».
Термин «дуга» применяется только к устойчивым или квазиустойчивым видам разряда. Дугой принято считать конечную форму разряда, развившегося при любых обстоятельствах, если через газ проходит достаточно большой ток. Такой разряд можно получить различными путями.
Во-первых, дуга может возникнуть в результате непрерывного или скачкообразного перехода из какого-либо устойчивого маломощного (например, тлеющего) разряда. Такой путь возникновения дуги показан на рисунке. Предполагается, что пpo6oй уже произошел и что разрядный ток имеет небольшую постоянную величину. Если постепенно увеличивать ток, напряжение между электродами будет изменяться по кривой, изображенной на рисунке. Разряд будет проходить при этом через несколько различных стадий. В точке Е начинается крутой спад напряжения до довольно низкого значения и возникает дуговой разряд. Приведенная кривая характерна для разряда, горящего между электродами, удаленными один от другого на несколько сантиметров, в трубке диаметром несколько сантиметров, содержащей газ при давлении несколько миллиметров ртутного столба. Числовые значения тока и напряжения даны только для указания порядка величин. Напряжение есть функция тока (вернее, плотности тока), а не наоборот, за исключением возможного разрыва непрерывности, обозначенного пунктирной линией FG, переход от очень малых значений тока в точке F к характерным для дугового разряда большим значениям в точке Н происходит плавно через ряд устойчивых состояний. Но он не может произойти весьма быстро, если приложить к электродам сразу большое напряжение в отсутствие последовательно включенного сопротивления, ограничивающего быстрый рост тока до значения, соответствующего точке Н. В этом случае промежуточные этапы не успевают достигнуть равновесия и ход кривой напряжения имеет несколько иной вид.
Во-вторых, дуга может развиться из неустойчивого переходного искрового разряда. В этом случае дуга может быть получена, например, если разряд возникает между электродами в газе при давлении порядка атмосферного под действием напряжения, способного вызвать пробой промежутка и поддерживать ток при значении, достаточном для горения дуги. Все промежуточные стадии перед дуговым разрядом являются неустойчивыми, и, если напряжение недостаточно для поддержания тока дуги, разряд гаснет или становится прерывистым. В этих условиях напряжение между электродами не будет больше функцией только или даже главным образом тока, но зависит также и от времени. Поэтому ход процесса лучше изображать с помощью кривой тока и кривой напряжения в зависимости от времени (рисунок). Из этого рисунка видно, что за промежуток времени порядка 10^-8 сек происходит крутой спад напряжения от значения, близкого к пробивному; после этого наблюдается более или менее резко выраженная «ступенька» (которой иногда может и не быть). Спустя примерно 10^-6 сек напряжение составляет лишь несколько десятков вольт. Затем происходит постепенное приближение к устойчивому состоянию, которое наступает лишь после установления теплового равновесия для электродов и сосуда. Этот процесс может длиться несколько минут. На рисунке точка А соответствует началу резкого спада напряжения. Между началом пробоя и моментом спада напряжения в точке A может пройти относительно большой промежуток времени (время формирования). Неустойчивый разряд, возникающий в точке А, называется искрой.
В-третьих, дугу можно получить, раздвигая два токонесущих, первоначально соприкасавшихся электрода. Этот способ зажигания дуги широко применяется на практике, так как в этом случае нет нужды в пробоя газа между электродами. Другими словами, отпадает необходимость в источнике высокого напряжения, требующегося для пробоя газа; достаточна значительно меньшая величина напряжения, обеспечивающая поддержание уже установившегося дугового разряда. Возникший указанным путем разряд называется дугоразмыкания. То обстоятельство, что между раздвигающимися контактами может загораться дуга, бывает часто неблагоприятным. Такие дуги возникают между контактами выключателей. Их бывает трудно гасить и они оказывают разрушающее действие на выключатель.
ДУГОВОЙ РАЗРЯД — это… Что такое ДУГОВОЙ РАЗРЯД?
- ДУГОВОЙ РАЗРЯД
ДУГОВОЙ РАЗРЯД — один из видов самостоятельного электрического разряда в газе, характеризуемый высокой плотностью тока. Нагретый до высокой температуры ионизированный газ в столбе между электродами, к которым подведено электрическое напряжение, находится в состоянии плазмы (см.). Её температура при атмосферном давлении достигает 5000 — 7000 К (см. кельвин
Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование. Рязанцев В. Д.. 2011.
- ДУГОВАЯ СВАРКА
- ДУПЛЕКСНАЯ СВЯЗЬ
Смотреть что такое «ДУГОВОЙ РАЗРЯД» в других словарях:
ДУГОВОЙ РАЗРЯД — самостоятельный квазистационарный электрический разряд в газе, горящий практически при любых давлениях газа, превышающих 10 2 10 4 мм рт. ст., при постоянной или меняющейся с низкой частотой (до 103 Гц) разности потенциалов между электродами. Д.… … Физическая энциклопедия
дуговой разряд — Самостоятельный электрический разряд, при котором электрическое поле в разрядном промежутке определяется в основном величиной и расположением в нем объемных зарядов и который характеризуется малым катодным падением потенциала (порядка или меньше… … Справочник технического переводчика
дуговой разряд — дуговой разряд; отрасл. дугообразный разряд; вольтова дуга Электрический разряд, при котором электрическое поле в разрядном промежутке определяется в основном величиной и расположением в нем объемных зарядов, характеризуемый малым катодным… … Политехнический терминологический толковый словарь
ДУГОВОЙ РАЗРЯД — электрический разряд в газах, характеризуемый большой плотностью тока и малым падением потенциала вблизи катода. Поддерживается термоэлектронной эмиссией или автоэлектронной эмиссией с катода. Температура газа в канале дугового разряда при… … Большой Энциклопедический словарь
Дуговой разряд — один из типов стационарного электрического разряда в газах (См. Электрический разряд в газах). Впервые наблюдался между двумя угольными электродами в воздухе в 1802 В. В. Петровым и независимо в 1808 09 Г. Дэви. Светящийся токовый канал… … Большая советская энциклопедия
дуговой разряд — lankinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. arc discharge; electric arc in gas vok. Bogenentladung, f rus. дуговой разряд, m; дуговой разряд в газе, m pranc. décharge d’arc, f; décharge en régime d’arc, f; décharge par arc, f … Fizikos terminų žodynas
дуговой разряд — электрический разряд в газах, горящий практически при любых давлениях газа, превышающих 10 2 10 3 мм рт. ст.; характеризуется большой плотностью тока на катоде и малым падением потенциала. Впервые наблюдался в 1802 В. В. Петровым в воздухе… … Энциклопедический словарь
Дуговой разряд — Электрическая дуга в воздухе Электрическая дуга физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. Синонимы: Вольтова дуга, Дуговой разряд. Впервые была описана в 1802 году русским ученым В. В. Петровым. Электрическая дуга является… … Википедия
-
дуговой разряд — lankinis išlydis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. arc discharge vok. Bogenentladung, f; Lichtbogenentladung, f rus. дуговой разряд, m pranc. décharge d arc, f; décharge en arc, f … Automatikos terminų žodynas
дуговой разряд — lankinis išlydis statusas T sritis chemija apibrėžtis Savaiminio elektros išlydžio dujose rūšis. atitikmenys: angl. arc discharge rus. дуговой разряд … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Дуговой разряд Википедия
Электрическая дуга в воздухе (лестница Иакова,трансформатор на 2кВ 0,5А)Электри́ческая дуга́ (во́льтова дуга́, дугово́й разря́д) — один из видов электрического разряда в газе.
Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. Петровым в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков» (Санкт-Петербург, 1803). Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.
Физические явления[ | ]
Электрическая дуга между двумя электродами в воздухе при атмосферном давлении образуется следующим образом:
При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и других факторов. Потенциал ионизации первого электрона атомов металлов составляет приблизительно 4,5 — 5 В, а напряжение дугообразования — в два раза больше (9 — 10 В). Требуется затратить энергию на выход электрона из атома металла одного электрода и на ионизацию атома второго электрода. Процесс приводит к образованию плазмы между электродами и горению дуги (для сравнения: минимальное напряжение для образования искрового разряда немногим превышает потенциал выхода электрона — до 6 В).
Для инициирования пробоя при имеющемся напряжении электроды приближают друг к другу. Во время пробоя между электродами обычно возникает искровой разряд, импульсно замыкая электрическую цепь. Электроны в искровых разрядах ионизируют молекулы в воздушном промежутке между электродами. При достаточной мощности источника напряжения в воздушном промежутке образуется достаточное количество плазмы для значительного падения напряжения пробоя или сопротивления воздушного промежутка. При этом искровые разряды превращаются в дуговой разряд — плазменный шнур между электродами, являющийся плазменным тоннелем. Возникающая дуга является, по сути, проводником и замыкает электрическую цепь между электродами. В результате средний ток увеличивается ещё больше, нагревая дугу до 5000-50000 K. При этом считается, что поджиг дуги завершён. После поджига устойчивое горение дуги обеспечивается термоэлектронной эмиссией с катода, разогреваемого током и ионной бомбардировкой.
После поджига дуга может оставаться устойчивой при разведении электрических контактов до некоторого расстояния.
Взаимодействие электродов с плазмой дуги приводит к их нагреву, частичному расплавлению, испарению, окислению и другим видам коррозии.
При эксплуатации высоковольтных электроустановок, в которых при коммутации электрической цепи неизбежно появление электрической дуги, борьба с ней осуществляется при помощи электромагнитных катушек, совмещённых с дугогасительными камерами. Среди других способов известны использование вакуумных, воздушных, элегазовых и масляных выключателей, а также методы отвода тока на временную нагрузку, самостоятельно разрывающую электрическую цепь.
Строение дуги[
Электрическая дуга — причины, свойства, ВАХ
Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в среде (воздух, вакуум, элегаз, трансформаторное масло) с большим током, низким напряжением, высокой температурой. Это явление как электрическое, так и тепловое.
Может возникать между двумя контактами при их размыкании.
Обратимся к ВАХ-диаграмме:
На данном графике у нас зависимость тока от напряжения, немного не в масштабе, но так нагляднее. Значит, есть три области:
- в первой области у нас высокое падение напряжения у катода и малые токи — это область тлеющего разряда
- во второй области у нас падение напряжения резко снижается, а ток продолжает увеличиваться — это переходная область между тлеющим и дуговым разрядом
- третья область характеризует дуговой разряд — малое падение напряжения и высокая плотность тока и следовательно высокая температура.
Механизм возникновения дуги может быть следующий: контакты размыкаются и между ними возникает разряд. В процессе размыкания воздух между контактами ионизируется, обретая свойства проводника, затем возникает дуга. Зажигание дуги — это процессы ионизации воздушного промежутка, гашение дуги — явления деионизации воздушного промежутка.
Явления ионизации и деионизации
В начале горения дуги преобладают процессы ионизации, когда дуга устойчива, то процессы ионизации и деионизации происходят одинаково часто, как-только процессы деионизации начинают преобладать над процессами ионизации — дуга гаснет.
ионизация:
- термоэлектронная эмиссия — электроны отрываются от раскаленной поверхности катодного пятна;
- автоэлектронная эмиссия — электроны вырываются с поверхности из-за высокой напряженности электрического поля.
- ионизация толчком — электрон вылетает с достаточной скоростью и в пути сталкивается с нейтральной частицей, в результате образуется электрон и ион.
- термическая ионизация — основной вид ионизации, поддерживает дугу после её зажигания. Температура дуги может достигать тысяч кельвинов, а в такой среде увеличивается число частиц и их скорости, что способствует активным процессам ионизации.
деионизация:
- рекомбинация — образование нейтральных частиц из противоположно заряженных при взаимодействии
- диффузия — положительно заряженные частицы отправляются “за борт”, из-за действия электрического поля дуги от середины к границе
Бывают ситуации, когда при размыкании контактов дуга не загорается, тогда говорят о безыскровом разрыве. Такое возможно при малых значениях тока и напряжения, или при отключении в момент, когда значение тока проходит через ноль.
Свойства дуги постоянного тока
Дуга может возникать как при постоянном токе-напряжении, так и при переменном. Начнем рассмотрение с постоянки:
Анодная и катодная области — размер=10-4см; суммарное падение напряжения=15-30В; напряженность=105-106В/см; в катодной области происходит процесс ударной ионизации из-за высокой напряженности, образовавшиеся в результате ионизации электроны и ионы образуют плазму дуги, которая обладает высокой проводимостью, данная область отвечает за разжигание дуги.
Ствол дуги — падение напряжения пропорционально длине дуги; плотность тока порядка 10кА на см2, за счет чего и температура порядка 6000К и выше. В данной области дуги происходят процессы термоионизации, данная область отвечает за поддержание горения.
ВАХ дугового разряда постоянного тока
Эта кривая соответствует кривой 3 на самом верхнем рисунке. Тут есть:
- Uз — напряжение зажигания
- Uг — напряжение гашения
Если ток уменьшить от Io до 0 мгновенно, то получится прямая, которая лежит снизу. Эти кривые характеризуют дуговой промежуток как проводник, показывают какое напряжение нужно приложить, чтобы создать в промежутке дугу.
Чтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо, чтобы процессы деионизации преобладали над процессами ионизации.
Сопротивление дуги:
- можно определить из ВАХ дуги
- активное, независимо от рода тока
- переменная величина
- падает с ростом тока
Если разорвать цепь амперметра под нагрузкой, то тоже можно увидеть дугу.
Если не отображается плеер (значит у вас старый браузер), можете скачать видео в формате mp4 по этой ссылке
Свойства дуги переменного тока
Особенностью дуги переменного тока является её поведение во времени. Если посмотреть на график ниже, то видно, что дуга каждый полупериод проходит через ноль.
Видно, что ток отстает от напряжения примерно на 90 градусов. Вначале появляется ток и резко повышается напряжение до величины зажигания (Uз). Далее ток продолжает расти, а падение напряжения снижается. В точке максимального амплитудного значения тока, значение напряжения дуги минимальное. Далее ток стремится к нулю, а падение напряжения опять возрастает до значения гашения (Uг), которое соответствует моменту, когда ток переходит через ноль. Далее всё повторяется опять. Слева от временной характеристики приведена вольт-амперная характеристика.
Особенностью переменной дуги, кроме её зажигания и гашения на протяжении полупериода, является то, как ток пересекает ноль. Это происходит не по форме синусоиды, а более резко. Образуется бестоковая пауза, во время которой происходят знакомые нам процессы деионизации. То есть возрастает сопротивление дугового промежутка. И чем больше возрастет сопротивление, тем сложнее будет дуге обратно зажечься.
Если дуге дать гореть достаточно долго, то уничтожению подлежат не только контакты, но и само электрооборудование. Условия для гашения дуги заложены на стадии проектирования, постоянно внедряются новые методы борьбы с этим вредным явлением в коммутационных аппаратах.
Само по себе явление дуги не является полезным для электрооборудования, так как ведет к ухудшению эксплуатационных свойств контактов: выгорание, коррозия, механическое повреждение.
Но не всё так печально, потому что светлые умы нашли полезное применение дуговому разряду — использование в дуговой сварке, металлургии, осветительной технике, ртутных выпрямителях.
Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями
Последние статьи
Самое популярное
Газовый разряд — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 января 2020; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 января 2020; проверки требуют 2 правки. У этого термина существуют и другие значения, см. Разряд.
Га́зовый разря́д — совокупность процессов, возникающих при протекании электрического тока через газы. Обычно протекание заметного тока становится возможным только после достаточной ионизации газа и образования плазмы.
Ионизация может происходить, в частности, в результате столкновений электронов, ускорившихся в электрическом поле, с атомами или молекулами газа. При этом возникает лавинное размножение числа заряженных частиц, поскольку в процессе ударной ионизации образуются новые электроны, которые тоже после ускорения начинают участвовать в соударениях с атомами, вызывая их ионизацию.
Другой возможной причиной ионизации газа может быть электрическое поле высокой напряжённости (искровой разряд) или высокая температура (дуговой разряд). Для возникновения и поддержания устойчивого газового разряда требуется электрическое поле, так как холодная плазма существует, если электроны приобретают во внешнем поле энергию, достаточную для ионизации атомов, и количество вновь образованных ионов превышает число рекомбинировавших ионов.
Если для существования газового разряда необходима дополнительная ионизация за счёт внешних источников (например, при помощи ионизирующих излучений), то газовый разряд называется несамостоятельным (такие разряды используются в счётчиках Гейгера).
Для осуществления газового разряда применяют как постоянное во времени, так и переменное электрическое поле.
А также:
Цвета свечения тлеющих разрядов в различных газах[править | править код]
Газовый разряд в некоторых газах вызывают излучение видимого света, спектр которого зависит от использованного газа.
| Газ | Цвет | Примечания |
|---|---|---|
| Гелий | Бело-оранжевый; при некоторых условиях может иметь серый, зеленовато-голубой или голубой оттенок | Используется художниками для специального освещения. |
| Неон | Красно-оранжевый | Яркое свечение. Часто используется в неоновых рекламных знаках и в неоновых лампах |
| Аргон | Фиолетово-голубой | Часто применяется совместно с разрядом в парах ртути |
| Криптон | Сероватый тусклый грязно-белый. Может быть зеленоватым. В разрядах высокого напряжения яркий синевато-белый. | Используется художниками для специального освещения. |
| Ксенон | Сероватый или синевато-серый тусклый белый, в разрядах высокого напряжения в высоких пиковых потоках, очень яркий синевато-зелёный. | Используется в ксеноновых фотовспышках, лампах подсветки индикаторов, ксеноновых дуговых лампах, а также художниками для специального освещения. |
| Радон | Синий цвет[1]. | Не может быть использован из-за отсутствия стабильных изотопов. |
| Азот | Аналогично аргону, тусклее, с оттенком розового. В разрядах высокого напряжения, яркий сине-белый, белее аргона. | |
| Кислород | Бледный фиолетово-лиловый, тусклее аргона. | |
| Водород | Бледно-лиловый в разрядах низкого напряжения, розовато-красный при разрядах более 10 миллиампер. | |
| Водяной пар | Аналогично водороду. Менее яркое свечение | |
| Диоксид азота | Слабый синевато-белый, в разрядах низкого напряжения ярче ксенона. | |
| Пары ртути | Светло-голубой с интенсивным ультрафиолетовым излучением | В сочетании с люминофорами используется для получения света разных цветов. Широко используется во ртутных газоразрядных лампах |
| Пары натрия | Ярко-жёлтый | Широко используется в натриевых газоразрядных лампах уличного освещения |
Проблема компьютерного моделирования процессов, происходящих в газовом разряде, до конца не решена. Существуют лишь приближенные методы решения этой задачи. Одним из них является приближение Фоккера — Планка.
- Мак-Доналд А. Сверхвысокочастотный пробой в газах. М.: Мир, 1969. 205 с.
Искровой разряд — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 апреля 2018; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 апреля 2018; проверки требуют 2 правки. У этого термина существуют и другие значения, см. Разряд. Несколько искровых разрядов, отснятых при длительной выдержкеИскрово́й разря́д (и́скра электрическая) — нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах. Такой разряд возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом — «треском» искры. Температура в главном канале искрового разряда может достигать 10 000 К[1]. В природе искровые разряды часто возникают в виде молний. Расстояние, «пробиваемое» искрой в воздухе, зависит от напряженности электрического поля у поверхности электродов и их формы. Для сфер, радиус которых много больше разрядного промежутка, она считается равной 30 кВ на сантиметр, для иголок — 10 кВ на сантиметр.
Искровой разряд происходит, если мощность источника энергии недостаточна для поддержания стационарного дугового разряда или тлеющего разряда. В этом случае одновременно с резким возрастанием разрядного тока напряжение на разрядном промежутке в течение короткого времени (от нескольких микросекунд до нескольких сотен микросекунд) падает ниже напряжения погасания искрового разряда, что приводит к прекращению разряда. Затем разность потенциалов между электродами вновь растёт, достигает напряжения зажигания, и процесс повторяется. В других случаях, когда мощность источника достаточно велика, также наблюдается вся совокупность явлений, характерных для этого разряда, но они являются лишь переходным процессом, ведущим к установлению разряда другого типа — чаще всего дугового.
Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искровых каналов. Эти каналы заполнены плазмой, в состав которой в мощном искровом разряде входят не только ионы исходного газа, но и ионы вещества электродов, интенсивно испаряющегося под действием разряда. Механизм формирования искровых каналов (и, следовательно, возникновения искрового разряда) объясняется стримерной теорией электрического пробоя газов. Согласно этой теории, из электронных лавин, возникающих в электрическом поле разрядного промежутка, при определённых условиях образуются стри́меры — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Среди них можно выделить так называемый лидер — слабо светящийся разряд, «прокладывающий» путь для основного разряда. Он, двигаясь от одного электрода к другому, перекрывает разрядный промежуток и соединяет электроды непрерывным проводящим каналом. Затем в обратном направлении по проложенному пути проходит главный разряд, сопровождаемый резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры (в случае молнии — гром).
Напряжение зажигания искрового разряда, как правило, достаточно велико. Напряжённость электрического поля в искре понижается от нескольких десятков киловольт на сантиметр (кВ/см) в момент пробоя до порядка 100 В/см спустя несколько микросекунд. Максимальная сила тока в мощном искровом разряде может достигать значений порядка нескольких сотен килоампер.
Особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд, возникающий вдоль поверхности раздела газа и твёрдого диэлектрика, помещенного между электродами, при условии превышения напряженностью поля пробивной прочности воздуха. Области скользящего искрового разряда, в которых преобладают заряды какого-либо одного знака, индуцируют на поверхности диэлектрика заряды другого знака, вследствие чего искровые каналы стелются по поверхности диэлектрика, образуя при этом так называемые фигуры Лихтенберга.
Процессы, близкие к происходящим при искровом разряде, свойственны также кистевому разряду, который является переходной стадией между коронным и искровым.
Поведение искрового разряда очень хорошо можно разглядеть на замедленной съёмке разрядов (Fимп.=500 Гц,U=400 кВ)[2], полученных с трансформатора Тесла. Средний ток и длительность импульсов недостаточна для зажигания дуги, но для образования яркого искрового канала вполне пригодна.
- Воробьёв А. А., Техника высоких напряжений. — Москва-Ленинград, ГосЭнергоИздат, 1945.
- Физическая энциклопедия, т.2 — М.:Большая Российская Энциклопедия стр.218.
- Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — 2-е изд. — М. : Наука, 1992. — 536 с. — ISBN 5-02014615-3.
- Савельев И. В. §87. Искровой и коронный разряды // Курс общей физики : Учебное пособие : в 3 т.. — 3-е изд., испр. — М. : Наука, 1988. — Т. 2. — С. 255—257. — 496 с.