Врсте електричног пражњења у гасовима

Електрично пражњење у гасовима обухвата све случајеве кретања у гасовима под дејством електричног поља наелектрисаних честица (електрона и јона) као резултат јонизационих процеса... Предуслов за настанак пражњења у гасовима је присуство слободног. наелектрисања у њему – електрона и јона.

Гас који се састоји само од неутралних молекула уопште не проводи електричну струју, тј. идеалан диелектрик... У реалним условима, услед дејства природних јонизатора (ултраљубичасто зрачење Сунца, космички зраци, радиоактивно зрачење Земље и др.), гас увек садржи одређену количину слободних наелектрисања — јона и електрона, који му дају одређену електричну проводљивост.

Снага природних јонизатора је веома мала: као резултат њиховог деловања, у ваздуху се сваке секунде формира око један пар наелектрисања у сваком кубном центиметру, што одговара повећању запреминске густине наелектрисања по = 1,6-19 ЦЛ. / (цм3 к ин ). Иста количина наелектрисања се рекомбинује сваке секунде. Број наелектрисања у 1 цм3 ваздуха у исто време остаје константан и једнак је 500-1000 парова јона.

Дакле, ако се на плоче равног ваздушног кондензатора примени напон са растојањем С између електрода, тада ће се у колу успоставити струја чија је густина Ј= 2поС = 3,2×10-19 С А / цм2 .

Употреба вештачких јонизатора вишеструко повећава густину струје у гасу. На пример, када се гасни јаз осветли живино-кварцном лампом, густина струје у гасу се повећава на 10 — 12 А / цм2; у присуству искреног пражњења у близини јонизоване запремине, струје реда од 10-10 А / цм2, итд.

Размотримо зависност струје која пролази кроз гасни процеп са једноличним електричним пољем од вредности примењеног напона и (слика 1).

Пиринач. 1. Струјно-напонске карактеристике гасног пражњења

У почетку, како се напон повећава, струја у процепу се повећава због чињенице да све већа количина наелектрисања пада под дејством електричног поља на електродама (секција ОА). У одељку АБ струја се практично не мења, јер сва наелектрисања настала услед спољашњих јонизатора падају на електроде. Струја засићења Ис је одређена интензитетом јонизатора који делује на процеп.

Са даљим повећањем напона, струја нагло расте (секција БЦ), што указује на интензиван развој процеса јонизације гаса под дејством електричног поља. При напону У0 примећује се нагло повећање струје у процепу, која у овом случају губи своја диелектрична својства и претвара се у проводник.

Појава у којој се између електрода гасног зазора појављује канал високе проводљивости назива се електрични пробој (слом у гасу се често назива електричним пражњењем, што значи читав процес формирања пробоја).

Електрично пражњење које одговара делу ОАБС карактеристике назива се зависним, пошто је у овом одељку струја у гасном процепу одређена интензитетом активног јонизатора. Пражњење у одсеку после тачке Ц назива се независним, јер струја пражњења у овој секцији зависи само од параметара самог електричног кола (његов отпор и снага извора напајања) и за његово одржавање, формирање наелектрисаних честица због спољашњих јонизатора није потребно. Напон Во при којем почиње самопражњење назива се почетни напон.

Облици саморастварања у гасове у зависности од услова под којима се одвија пражњење могу бити различити.

При ниском притиску, када због малог броја молекула гаса по јединици запремине, процеп не може да стекне високу проводљивост, и усијано пражњење... Густина струје у усијаном пражњењу је мала (1-5 мА / цм2), пражњење покрива цео простор између електрода.

Пиринач. 2. Сјајно пражњење у гасу

При притиску гаса близу атмосферског и вишем, ако је снага извора напајања мала или се напон кратко време примењује на процеп, долази до варничног пражњења... Пример варничног пражњења је пражњење. у виду муње… Са продуженим излагањем напону, варничко пражњење поприма облик варница које се наизменично појављују између електрода.

Пиринач. 3. Искрено пражњење

У случају значајне снаге извора енергије, варничко пражњење се претвара у лук, у којем струја може да тече кроз процеп, достижући стотине и хиљаде ампера. Таква струја доприноси загревању канала за пражњење, повећавајући његову проводљивост, и као резултат тога, добија се даље повећање струје. Пошто је потребно неко време да се овај процес заврши, онда уз краткотрајну примену напона, варничко пражњење се не претвара у лучно пражњење.

Пиринач. 4. Лучно пражњење

У високо нехомогеним пољима самопражњење увек почиње у виду коронског пражњења, које се развија само у оном делу гасног зазора где је јачина поља највећа (близу оштрих ивица електрода). У случају коронског пражњења, између електрода се не јавља висока проводљивост кроз канал, односно простор задржава своја изолациона својства. Како се примењени напон даље повећава, коронско пражњење се трансформише у веродостојно или лучно пражњење.

Коронско пражњење — врста стационарног електричног пражњења у гасу довољне густине, које се јавља у јаком нехомогеном електричном пољу. Јонизација и побуда честица неутралног гаса електронским лавинама локализовани су у ограниченој количини зоне (корона капа или зона јонизације) јаког електричног поља у близини електроде са малим полупречником закривљености. Бледоплави или љубичасти сјај гаса унутар зоне јонизације, по аналогији са ореолом соларне короне, дао је назив овој врсти пражњења.

Поред зрачења у видљивом, ултраљубичастом (углавном), као и у краћим таласним дужинама спектра, коронско пражњење је праћено кретањем гасних честица са коронске електроде — тзв. „Електрични ветар“, зујање, понекад радио емисија, хемија, реакције (на пример, формирање озона и азотних оксида у ваздуху).

Пиринач. 5. Коронско пражњење у гас

Правилности појаве електричног пражњења у различитим гасовима су исте, разлика је у вредностима коефицијената који карактеришу процес.