WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Електричний струм у газах - Реферат

Електричний струм у газах - Реферат

вони зустрічаються електронові на шляху, меншому за довжину його вільного пробігу. У результаті з'являються лавини електронів та іонізованих атомів. Ці лавини, наздоганяючи одна одну, утворюють провідні містки зі стримерів, уздовж яких і проходять великі кількості електронів, що утворюють канали іскрового розряду.
Свічення газу при іскровому розряді відбувається за рахунок виділення великої кількості енергії й нагрівання газу в іскровому проміжку до дуже високої температури (близько 104 К). Нагрівання газу відбувається швидко, тому різко зростає і тиск газу, що призводить до виникнення ударних хвиль. Це є причиною появи різних звукових ефектів при іскровому розряді: від неголосного потріскування в слабких розрядах до гуркотів грому при спалахах блискавки. Слід зауважити, що блискавка - це також іскровий розряд, що виникає або між двома грозовими хмарами, або між хмарою та землею.
Іскровий розряд широко застосовується як у техніці (запалення горючої суміші у двигунах внутрішнього згоряння, іскрові розрядники для запобігання перенапруження ліній електропередачі), так і на виробництві (електроіскрова точна обробка металів). Крім того, він використовується в спектральному аналізі для реєстрації заряджених частинок.
Дуговий розряд
Дуговий розряд виникає між електродами, що контактують між собою, якщо їх почати повільно віддаляти один від одного, коли вони підключені до потужного джерела струму. Нагрітий світний газ ніби "провисає" між електродами, тому явище й одержало назву дугового розряду.
При виникненні дугового розряду сила струму зростає до сотень амперів, а напруга на розрядному проміжку падає до декількох десятків вольтів. Завдяки потокові електронів, що випускаються нагрітим катодом, підтримується висока провідність між електродами дуги. Цьому також сприяє і термічна іонізація газу, коли атоми втрачають електрони, зіштовхуючись один з одним, і стають носіями електричного струму.
На практиці дуговий розряд можна одержати, минаючи стадію іскри. Для цього електроди зближають до зіткнення. При цьому вони сильно розжарюються струмом. Потім їх розводять і одержують електричну дугу. Зазвичай температура катода сягає 4000 К (атм. тиск). Якщо розглянути цей процес на прикладі вугільних електродів, то з часом вугільний катод загострюється, а на аноді з'являється кратер - заглиблення в найгарячішому місці дуги.
Застосування дугового розряду широке й різноманітне. Так, ним користуються при зварюванні й різанні металів, при виплавці сталі високої якості (дугова піч) і для освітлення (прожектори, проекційна апаратура). Існують дугові лампи з ртутними електродами у кварцових балонах, де дуговий розряд виникає в ртутній парі при викачаному повітрі. У такий спосіб влаштовані кварцові лампи. Справа в тому, що дуга, яка виникає в ртутній парі, є потужним джерелом ультрафіолетового випромінювання. Той самий заряд, але при низьких тисках, застосовується в ртутних випрямлячах для випрямлення змінного струму.
Тліючий розряд
Тліючий розряд спостерігається тільки при низьких тисках (десяті й соті частки мм рт. ст.). Для збудження тліючого розряду напруга між електродами повинна складати всього лише кілька сотень вольтів, а іноді й менше.
На практиці тліючий розряд можна одержати, якщо до електродів, впаяних у скляну трубку, прикласти напругу. Поступово викачуючи повітря, можна спостерігати тліючий розряд у вигляді світної звивистої нитки, що простягнулася від катода до анода. Якщо тиск знижувати і далі, то нитка ставатиме дедалі товщою, поки нарешті вся трубка, крім ділянки біля катода, не буде заповнена однорідним свіченням, що зветься додатним стовпом.
Позитивний стовп не впливає на підтримку розряду. Це відбувається в інших частинах трубки. На навколокатодному несвітловому проміжку (катодному темному просторі) відбувається сильне прискорення заряджених частинок (електронів і катіонів), що стають здатними вибивати електрони з катода Електрони, що вилітають, іонізують молекули газу. Услід за цим позитивні іони, що утворюються, спрямовуються до катода і вибивають із нього все нові електрони. Таким чином, знову відбувається іонізація і т. ін. Безперервність цих процесів дозволяє підтримувати тліючий розряд.
Якщо продовжувати викачувати із трубки повітря, то при тисках приблизно 1,3 Па свічення газу слабшає, але починають світитися стінки трубки. Природа цього свічення така. При низьких тисках імовірність того, що електрон зіштовхнеться з молекулою газу, дуже мала. Набагато частіше відбуваються зіткнення електронів зі стінками трубки. Вдаряючись об скло, електрони викликають свічення. Це явище називають катодолюмінесценцією.
Тліючий розряд широко використовується в багатьох областях техніки, але найактивніше - у виготовленні світних трубок для реклам, ламп денного світла і при напилюванні металів.
При виготовленні світних трубок немаловажну роль відіграє той факт, що кожен газ має специфічний колір позитивного стовпа. Якщо трубку наповнити неоном, то свічення має червоний колір, якщо аргоном - синювато-зелений.
Катодне напилювання металів здійснюють, поміщаючи різні предмети поблизу катода. Речовина катода сильно нагрівається в тліючому розряді та переходить у газоподібний стан. Тоді всі предмети, що знаходяться поблизу, вкриваються рівномірним шаром того металу, із якого виготовлений катод.
Коронний розряд
Поблизу провідника з великою кривизною поверхні (наприклад, вістря) спостерігається високовольтнийелектричний розряд. Тиск при цьому досить високий, а поле поблизу провідника - неоднорідне. Коли напруженість поля поблизу вістря сягає 30 кВ/см, то навколо нього виникає свічення у вигляді корони, що й дало назву розрядові - коронний.
Корона може бути позитивною та негативною. Це залежить від знака електрода, на якому виникає розряд (коронізуючого електрода). Знак корони визначає спосіб утворення електронів, що викликають іонізацію молекул газу. Так, у випадку негативної корони електрони вибиваються з катода під дією позитивних іонів. Якщо корона позитивна, то газ іонізується аніонами, а сама іонізація відбувається поблизу анода.
Напруженість поля при коронному розряді досить висока (близько 3·106В/м), тому іонізація відбувається при атмосферних тисках. З віддаленням від поверхні провідника напруженість швидко зменшується. Тому іонізація і пов'язане з нею свічення газу спостерігається в обмеженій ділянці простору.
Під час грози хмари, заряджені певним чином, здатні індукувати під собою електричні заряди протилежного знака. Дуже великий заряд накопичується біля Поверхонь високого ступеня кривизни, особливо на вістрях. Тому перед грозою 1 під час неї на гострих вершинах високо піднятих предметів можна спостерігати конуси світла, схожі на пензлики. У давнину це явище одержало назву вогнів святого Ельма. Часто свідками цього явища стають альпіністи, коли навіть неметалічні предмети й кінчики волосся на голові прикрашаються маленькими пензликами.
Коронний розряд, що виникає навколо дротів високовольтних ліній, може призводити до виникнення струмів витоку. Щоб цього уникнути, дроти високовольтних ліній роблять дуже товстими. Крім того, переривчастий коронний розряд може викликати радіоперешкоди.
Коронний розряд широко використовується при очищенні промислових газів від домішок. Агрегати, що використовуються для цього, називаються електрофільтрами. Принцип їхньої дії такий. Рухаючись вгору в циліндрі, по осі якого розташовується коронуючий дріт, домішки газу, що очищається, укрупнюються. На них осідають іони зовнішньої частини корони, які притягають частинки домішок до зовнішнього некоронуючого електроду. У результаті цього домішки осаджуються, а газ очищається.
На цьому ж принципі ґрунтується застосування коронного розряду для нанесення порошкових і лакофарбових покриттів.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики. Т.1. Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка. -К, 1999.-532 с.
2. Матвеєв О.М. Механіка і теорія відносності. -К., 1993.-288 с.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 6 т. Т.1. Механика.-М., 1989.-520 с.
4. Іванків Л.І., Палюх Б.М. Механіка.- К., 1995.- 227 с.
5. Хайкін С.Е. Фізичні основи механіки.- К., 1966.- 743 с.
6. Кушнір Р. Курс фізики. Ч.1: Механіка. -Львів, 2000.- 196 с.
7. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. Т.1. Механика. Молекулярная физика.- М., 1987.- 416 с.
8. Иродов Н.Е. Основные законы механики.- М., 1985.- 248 с.
Loading...

 
 

Цікаве