Lanko išlydžio taikymas technologijoje. Autonominis lankinis išlydis (žemas, vidutinis ir aukštas slėgis)

Rūšys dujų išleidimas ir jų taikymas. Plazmos samprata.

Filialas:

Apskaita ir teises

Specialybė:

Jurisprudencija

Grupė:

Parengė:

Evtikhevičius A. A.

Mokytojas:

Orlovskaya G.V.

2011 m
Turinys:

Puslapis 1: Dujų išleidimas

Dujų išleidimo taikymas

2 puslapis:Kibirkštinis iškrovimas

Korona iškrova

3 puslapis: Koroninės iškrovos taikymas

4 puslapis: Lanko iškrova

5 puslapis: Lankinio išlydžio taikymas

Švytėjimo iškrova

6-7 psl.: Plazma

8 puslapis: Literatūra

Dujų išleidimas- procesų rinkinys, vykstantis elektros srovei tekant dujinės būsenos medžiaga. Paprastai srovės srautas tampa įmanomas tik pakankamai jonizavus dujas ir susidarius plazmai. Jonizacija atsiranda dėl elektronų, pagreitintų elektromagnetiniame lauke, susidūrimų su dujų atomais. Tokiu atveju lavina padidėja įkrautų dalelių skaičius, nes jonizacijos proceso metu susidaro nauji elektronai, kurie po pagreičio taip pat pradeda dalyvauti susidūrimuose su atomais, sukeldami jų jonizaciją. Norint atsirasti ir palaikyti dujų išlydį, reikalingas elektrinio lauko egzistavimas, nes plazma gali egzistuoti tik tada, kai išoriniame lauke esantys elektronai įgyja pakankamai energijos atomams jonizuoti, o susidariusių jonų skaičius viršija rekombinuotų jonų skaičių.

Jei dėl dujų išleidimo būtina papildoma jonizacija dėl išorinių šaltinių (pavyzdžiui, naudojant jonizuojanti radiacija), tada vadinama dujų iškrova priklausomas(tokios iškrovos naudojamos Geigerio skaitikliuose).

Dujų išleidimui atlikti naudojami tiek laiko pastovūs, tiek kintamieji elektriniai laukai.

Atsižvelgiant į sąlygas, kuriomis susidaro krūvininkai (dujų slėgis, elektrodams taikoma įtampa, elektrodų forma ir temperatūra), išskiriami keli tipai. nepriklausomos kategorijos: rūkstantis, kibirkštis, vainikas, lankas.

Dujų išleidimo programos

• Lankinis išlydis suvirinimui ir apšvietimui.
• Itin aukšto dažnio iškrovimas.
• Švytėjimo išlydis kaip šviesos šaltinis fluorescencinėse lempose ir plazminiuose ekranuose.
• Kibirkštinis išlydis darbiniam mišiniui uždegti varikliuose vidaus degimas.
• Koroninė iškrova skirta dujų valymui nuo dulkių ir kitų teršalų, konstrukcijų būklei diagnozuoti.
• Plazmatronai pjovimui ir suvirinimui.
• Iškrovos, skirtos pumpuoti lazerius, tokius kaip helio-neoninis lazeris, azoto lazeris, eksimeriniai lazeriai ir kt.

• Geigerio skaitiklyje,
• jonizaciniuose vakuuminiuose matuokliuose,
• tiratronuose,
• kritronais,
• Heussler vamzdyje.

Kibirkštinis iškrovimas. Prijungkime rutulinius elektrodus prie kondensatorių baterijos ir elektrine mašina pradėkite krauti kondensatorius. Kondensatoriams įkraunant padidės potencialų skirtumas tarp elektrodų, taigi, padidės lauko stiprumas dujose. Kol lauko stiprumas mažas, dujų pokyčių nepastebėti. Tačiau esant pakankamam lauko stipriui (apie 30 000 V/cm), tarp elektrodų atsiranda elektros kibirkštis, kuri atrodo kaip ryškiai šviečiantis apvijos kanalas, jungiantis abu elektrodus. Dujos šalia kibirkšties įkaista iki aukštos temperatūros ir staiga išsiplečia, sukeldamas garso bangos, ir išgirstame būdingą traškėjimą. Šios sąrankos kondensatoriai pridedami, kad kibirkštis būtų galingesnė ir todėl efektyvesnė.
Apibūdinta dujų išleidimo forma vadinama kibirkštiniu išlydžiu arba dujų kibirkštiniu suskaidymu. Kai atsiranda kibirkštinis išlydis, dujos staiga, staigiai praranda savo izoliacines savybes ir tampa geru laidininku. Lauko stiprumas, kuriam esant įvyksta dujų kibirkšties skilimas, yra skirtinga prasmė skirtingoms dujoms ir priklauso nuo jų būsenos (slėgio, temperatūros). Esant tam tikrai įtampai tarp elektrodų, tuo mažesnis lauko stiprumas, kuo toliau elektrodai yra vienas nuo kito. Todėl nei ilgesnis atstumas tarp elektrodų, tuo didesnė įtampa tarp jų yra būtina, kad įvyktų dujų kibirkštis. Ši įtampa vadinama pertraukimo įtampa. Gedimo atsiradimas paaiškinamas taip. Dujose visada yra tam tikras kiekis jonų ir elektronų, atsirandančių dėl atsitiktinių priežasčių. Tačiau dažniausiai jų būna toks mažas, kad dujos praktiškai nelaidžia elektros energijos. Esant santykinai mažam lauko stipriui, su kuriuo susiduriame tirdami dujų nesavaiminį laidumą, elektriniame lauke judančių jonų susidūrimai su neutraliomis dujų molekulėmis vyksta taip pat, kaip ir elastingų rutuliukų susidūrimai. Su kiekvienu susidūrimu judanti dalelė dalį savo kinetinės energijos perduoda ramybės būsenai ir abi dalelės po smūgio išsisklaido, bet ne vidinių pokyčių jose nevyksta. Tačiau jei lauko stiprumas yra pakankamas, jonų sukauptos kinetinės energijos intervale tarp dviejų susidūrimų gali pakakti neutraliai molekulei susidūrus jonizuoti. Dėl to susidaro naujas neigiamas elektronas ir teigiamai įkrauta liekana – jonas. Šis jonizacijos procesas vadinamas smūgine jonizacija, o darbas, kurį reikia atlikti norint pašalinti elektroną iš atomo, vadinamas jonizacijos darbu. Jonizacijos darbo kiekis priklauso nuo atomo struktūros, todėl skirtingoms dujoms yra skirtingas. Elektronai ir jonai, susidarę veikiami smūginės jonizacijos, padidina dujų krūvių skaičių, o savo ruožtu jie juda veikiami elektrinio lauko ir gali sukelti naujų atomų smūginę jonizaciją. Taigi šis procesas „sustiprina“, o jonizacija dujose greitai pasiekia labai didelę reikšmę. Visi reiškiniai yra gana panašūs į sniego laviną kalnuose, kuriai atsirasti pakanka ir nereikšmingo sniego gniūžtės. Todėl aprašytas procesas buvo vadinamas jonų lavina. Jonų lavinos susidarymas yra kibirkšties skilimo procesas, o minimali įtampa, kuriai esant įvyksta jonų lavina, yra gedimo įtampa. Matome, kad kibirkšties skilimo metu dujų jonizacijos priežastis yra atomų ir molekulių sunaikinimas susidūrimo su jonais metu. Vienas iš natūralių kibirkštinio išlydžio atstovų yra žaibas – gražus ir nesaugus.
Korona iškrova. Jonų lavina ne visada sukelia kibirkštį, bet gali sukelti ir kitokio tipo iškrovą – vainikinę iškrovą. Ant dviejų aukštų izoliuojančių atramų ištempkime kelių dešimtųjų milimetro skersmens metalinę vielą AB ir sujungkime prie kelių tūkstančių voltų įtampą teikiančio generatoriaus neigiamo poliaus, pavyzdžiui, prie geros elektros mašinos. Antrąjį generatoriaus polių nunešime į Žemę. Gausime savotišką kondensatorių, kurio plokštės yra mūsų laidas ir kambario sienos, kurios, žinoma, bendrauja su Žeme. Šio kondensatoriaus laukas yra labai netolygus, o jo intensyvumas yra labai didelis prie plonos vielos. Palaipsniui didinant įtampą ir stebint laidą tamsoje, galima pastebėti, kad esant tam tikrai įtampai prie laido atsiranda silpnas švytėjimas („korona“), dengiantis laidą iš visų pusių; jį lydi šnypštimas ir lengvas traškėjimas. Jei tarp laido ir šaltinio yra prijungtas jautrus galvanometras, tada, atsiradus švytėjimui, galvanometras rodo pastebimą srovę, tekančią iš generatoriaus per laidus į laidą ir iš jo per kambario orą į prijungtas sienas. prie kito generatoriaus poliaus. Srovę ore tarp laido AB ir sienų neša jonai, susidarę ore dėl smūginės jonizacijos. Taigi oro švytėjimas ir srovės atsiradimas rodo stiprią oro jonizaciją veikiant elektriniam laukui. Koroninė iškrova gali atsirasti ne tik prie laido, bet ir ant galo ir apskritai prie visų elektrodų, šalia kurių susidaro labai stiprus nevienalytis laukas.
Koroninės iškrovos taikymas
1) Elektrinis dujų valymas (elektriniai nusodintuvai). Dūmų pripildytas indas staiga tampa visiškai skaidrus, kai į jį įkišami aštrūs metaliniai elektrodai, prijungti prie elektros mašinos. Stiklinio vamzdžio viduje yra du elektrodai: metalinis cilindras ir plona metalinė viela, kabanti išilgai jo ašies. Elektrodai prijungiami prie elektros mašinos. Jei per vamzdelį pučiamas dūmų (arba dulkių) srautas ir mašina paleidžiama, kai tik įtampa taps pakankama vainikai susidaryti, išeinantis oro srautas taps visiškai švarus ir skaidrus, ir viskas bus tvirtas ir skystų dalelių dujose esantis kiekis nusėda ant elektrodų.
Patirties paaiškinimas yra toks. Kai tik laido vainikėlis užsidega, oras vamzdžio viduje tampa labai jonizuotas. Dujų jonai, susidūrę su dulkių dalelėmis, „prilimpa“ prie pastarųjų ir jas įkrauna. Kadangi vamzdžio viduje yra stiprus elektrinis laukas, įkrautos dalelės, veikiamos lauko, juda į elektrodus, kur nusėda. Aprašytas reiškinys šiuo metu randamas techninio pritaikymo pramoninėms dujoms valyti dideli kiekiai nuo kietų ir skystų priemaišų.
2) Skaitikliai elementariosios dalelės. Koroninė iškrova yra ypač svarbių fizinių prietaisų veikimo pagrindas: vadinamieji elementariųjų dalelių (elektronų, taip pat kitų elementariųjų dalelių, susidarančių radioaktyvių virsmų metu) skaitikliai. Vieno tipo skaitiklis (Geiger-Müller skaitiklis) parodytas 1 pav.
Jį sudaro mažas metalinis cilindras A su langu ir plona metalinė viela, ištempta išilgai cilindro ašies ir izoliuota nuo jo. Skaitiklis prijungtas prie grandinės, kurioje yra kelių tūkstančių voltų įtampos šaltinis B. Įtampa parenkama tokia, kad ji būtų tik šiek tiek mažesnė už „kritinę“, t.y. būtiną vainikinės iškrovos uždegimui skaitiklio viduje. Kai į skaitiklį patenka greitai judantis elektronas, pastarasis jonizuoja skaitiklio viduje esančias dujų molekules, todėl įtampa, reikalinga koronai uždegti, šiek tiek sumažėja. Skaitiklyje atsiranda iškrova, o grandinėje atsiranda silpna trumpalaikė srovė.
Srovė, kylanti skaitiklyje, yra tokia silpna, kad ją sunku aptikti įprastu galvanometru. Tačiau tai gali būti gana pastebima, jei į grandinę įvedama labai didelė varža R ir lygiagrečiai prijungtas jautrus elektrometras E Kai grandinėje atsiranda srovė I, jos galuose susidaro įtampa U varža, lygi Ohmo dėsniui U = IxR. Jei pasirinksite labai didelę varžos reikšmę R (daug milijonų omų), bet žymiai mažesnę nei paties elektrometro varža, net ir labai silpna srovė sukels pastebimą įtampą. Todėl kiekvieną kartą, kai greitas elektronas patenka į skaitiklį, elektrometro lapas išsiskirs.
Tokie skaitikliai leidžia registruoti ne tik greitus elektronus, bet ir bet kokias įkrautas, greitai judančias daleles, kurios susidūrimų metu gali jonizuoti dujas. Šiuolaikiniai skaitikliai lengvai aptinka net vienos dalelės patekimą į juos ir todėl leidžia visiškai patikimai ir labai aiškiai patikrinti, ar elementarios dalelės tikrai egzistuoja gamtoje.
Lanko iškrova. 1802 m. V. V. Petrovas nustatė, kad prie didelio elektrolitinio akumuliatoriaus polių pritvirtinus du anglies gabalus ir, sujungus anglis, juos šiek tiek atskirsite, tarp anglies galų ir galų susidarys ryški liepsna. pačios anglys taps baltai karštos. Skleidžianti akinančią šviesą (elektros lanką). Šį reiškinį po septynerių metų nepriklausomai pastebėjo anglų chemikas Davy, kuris pasiūlė Voltos garbei pavadinti šią lanką „voltiniu“.
Paprastai apšvietimo tinklas maitinamas kintamąja srove. Tačiau lankas dega tolygiau, jei per jį teka nuolatinė srovė, todėl vienas iš jo elektrodų visada yra teigiamas (anodas), o kitas neigiamas (katodas). Tarp elektrodų yra karštų dujų kolonėlė, kuri gerai praleidžia elektrą. Įprastuose lankuose šis stulpas skleidžia labai daug mažiau šviesos nei karštos anglies. Teigiama anglis, turinti aukštesnę temperatūrą, dega greičiau nei neigiama. Dėl stiprios anglies sublimacijos ant jos susidaro įduba – teigiamas krateris, kuris yra karščiausia elektrodų dalis. Kraterio temperatūra ore val Atmosferos slėgis pasiekia 4000 °C.
Lankas taip pat gali degti tarp metalinių elektrodų (geležies, vario ir kt.). Tokiu atveju elektrodai ištirpsta ir greitai išgaruoja, o tai sunaudoja daug šilumos. Todėl metalinio elektrodo kraterio temperatūra dažniausiai yra žemesnė nei anglies elektrodo (2000-2500 °C).
Suslėgtose dujose (apie 20 atm) priverčiant degti lanką tarp anglies elektrodų, buvo galima pakelti teigiamo kraterio temperatūrą iki 5900 °C, t.y., iki Saulės paviršiaus temperatūros. Esant tokioms sąlygoms, buvo pastebėtas anglies tirpimas.
Dujų ir garų kolonėlė, per kurią vyksta elektros iškrova, turi dar aukštesnę temperatūrą. Energingas šių dujų ir garų bombardavimas elektronais ir jonais, varomas lanko elektrinio lauko, pakelia dujų temperatūrą kolonėlėje iki 6000–7000 °. Todėl lanko stulpelyje beveik visos žinomos medžiagos ištirpsta ir virsta garais, ir daugelis cheminės reakcijos, kurios nedera su daugiau žemos temperatūros. Nesunku, pavyzdžiui, išlydyti ugniai atsparius porcelianinius pagaliukus lankinėje liepsnoje.
Norint išlaikyti lankinį išlydį, reikalinga nedidelė įtampa: lankas gerai dega, kai įtampa prie jo elektrodų yra 40-45 V. Lanko srovė yra gana reikšminga. Taigi, pavyzdžiui, net mažame lanke teka apie 5 A srovė, o dideliuose pramonėje naudojamuose lankuose srovė siekia šimtus amperų. Tai rodo, kad lanko varža yra maža; Vadinasi, šviečianti dujų kolonėlė gerai praleidžia elektros srovę.
Tokia stipri dujų jonizacija įmanoma tik dėl to, kad lankinis katodas išskiria daug elektronų, kurie savo smūgiais jonizuoja dujas iškrovos erdvėje. Stiprią elektronų emisiją iš katodo užtikrina tai, kad pats lankinis katodas įkaista iki labai aukštos temperatūros (nuo 2200° iki 3500°C priklausomai nuo medžiagos). Kai, norėdami uždegti lanką, pirmiausia susiliejame su anglimis, tada sąlyčio taške, kuris turi labai didelį pasipriešinimą, išsiskiria beveik visa džaulio šiluma per anglį einančios srovės. Todėl anglių galai labai įkaista, ir to pakanka, kad tarp jų atsiskirtų lankas. Vėliau lanko katodas palaikomas įkaitusioje būsenoje dėl pačios srovės, einančios per lanką. Pagrindinis vaidmuo Tam svarbų vaidmenį atlieka katodo bombardavimas krintančiomis dalelėmis teigiami jonai.
Lankinio išlydžio taikymas
Dėl aukštos temperatūros lanko elektrodai skleidžia akinančią šviesą, todėl elektros lankas yra vienas geriausių šviesos šaltinių. Jis sunaudoja tik apie 0,3 vato vienai žvakei ir yra žymiai ekonomiškesnis. Nei geriausios kaitrinės lempos. Elektros lankas pirmą kartą apšvietimui panaudojo P. N. Jabločkovas 1875 m. ir vadinosi „Rusijos šviesa“, arba „šiaurės šviesa“.
Elektros lankas taip pat naudojamas metalinėms detalėms suvirinti (elektrinis lankinis suvirinimas). Šiuo metu elektros lankas labai plačiai naudojamas pramoninėse elektrinėse krosnyse. Pasaulinėje pramonėje apie 90% įrankių plieno ir beveik visi specialieji plienai išlydomi elektrinėse krosnyse.
Didelį susidomėjimą kelia gyvsidabrio lankas, degantis kvarciniame vamzdyje, vadinamoji kvarcinė lempa. Šioje lempoje lankinis išlydis vyksta ne ore, o gyvsidabrio garų atmosferoje, kuriai į lempą įleidžiamas nedidelis gyvsidabrio kiekis, o oras išpumpuojamas. Gyvsidabrio lanko šviesa yra nepaprastai turtinga nematoma ultravioletiniai spinduliai turintis stiprų cheminį ir fiziologinį poveikį. Gyvsidabrio lempos plačiai naudojamos įvairioms ligoms gydyti („dirbtinė kalnų saulė“), taip pat moksliniai tyrimai kaip stiprus ultravioletinių spindulių šaltinis.
Švytėjimo iškrova. Be kibirkšties, vainiko ir lanko, yra dar viena nepriklausomo dujų išleidimo forma - vadinamasis švytėjimo išlydis. Norint gauti tokio tipo iškrovą, patogu naudoti maždaug pusės metro ilgio stiklinį vamzdelį, kuriame yra du metaliniai elektrodai. Prijunkite elektrodus prie šaltinio nuolatinė srovė su kelių tūkstančių voltų įtampa (tiks elektrinė mašina) ir pamažu išsiurbsime orą iš vamzdelio. Esant atmosferos slėgiui, vamzdžio viduje esančios dujos išlieka tamsios, nes kelių tūkstančių voltų įtampos nepakanka ilgam dujų tarpui pramušti. Tačiau, kai dujų slėgis pakankamai sumažėja, vamzdyje mirksi šviesos išlydis. Tai atrodo kaip plonas laidas (oras yra tamsiai raudonas, kitose dujose - kitos spalvos), jungiantis abu elektrodus. Šioje būsenoje dujų kolonėlė gerai praleidžia elektrą.
Toliau evakuojant, šviesos laidas susilieja ir plečiasi, o švytėjimas užpildo beveik visą vamzdelį. Išskiriamos dvi išlydžio dalys: 1) nešviečianti dalis, esanti greta katodo, vadinama tamsiojo katodo erdve; 2) šviečianti dujų kolonėlė, užpildanti likusią vamzdžio dalį iki pat anodo. Ši iškrovos dalis vadinama teigiamu stulpeliu.
Ir štai kaip tai veikia. Švytėjimo išlydžio metu dujos gerai praleidžia elektrą, todėl dujose visą laiką palaikoma stipri jonizacija. Šiuo atveju, skirtingai nei lankinio išlydžio atveju, katodas visą laiką išlieka šaltas. Kodėl šiuo atveju susidaro jonai?
Potencialas arba įtampos kritimas kiekviename dujų kolonėlės ilgio centimetre švytėjimo išlydžio metu labai skiriasi skirtingos dalys iškrovimas. Pasirodo, beveik visas potencialo kritimas įvyksta tamsioje erdvėje. Potencialų skirtumas, esantis tarp katodo ir arčiausiai jo esančios erdvės ribos, vadinamas katodo potencialo kritimu. Jis matuojamas šimtais, o kai kuriais atvejais ir tūkstančiais voltų. Atrodo, kad visa iškrova egzistuoja dėl šio katodo kritimo.
Katodo kritimo reikšmė yra ta, kad teigiami jonai, bėgdami per šį didelį potencialų skirtumą, įgyja didesnį greitį. Kadangi katodo lašas yra koncentruotas plonas sluoksnis dujų, tada čia beveik neįvyksta jonų susidūrimų su dujų atomais, todėl, eidami per katodo kritimo sritį, jonai įgauna labai didelę kinetinę energiją. Dėl to, susidūrę su katodu, jie išmuša iš jo tam tikrą skaičių elektronų, kurie pradeda judėti link anodo. Eidami per tamsiąją erdvę, elektronai, savo ruožtu, yra pagreitinami dėl katodo potencialo kritimo ir, susidūrę su dujų atomais tolimesnėje iškrovos dalyje, sukelia smūginę jonizaciją. Teigiami jonai, kurie atsiranda šiuo atveju, vėl pagreitėja katodo kritimo ir išmuša naujus elektronus iš katodo ir tt Taigi viskas kartojasi tol, kol ant elektrodų yra įtampa.
Tai reiškia, kad matome, kad dujų jonizacijos švytėjimo išlydžio metu priežastys yra smūginė jonizacija ir elektronų išmušimas iš katodo teigiamais jonais.
Šis išlydis daugiausia naudojamas apšvietimui. Naudojamas fluorescencinėse lempose.

Žodis „plazma“ (iš graikų kalbos „plazma“ - „suformuota“). vidurys - 19 d V. pradėta vadinti bespalve kraujo dalimi (be raudonųjų ir baltųjų kraujo kūnelių) ir skysčiu, pripildančiu gyvas ląsteles. 1929 metais amerikiečių fizikai Irvingas Langmuiras (1881-1957) ir Levi Tonko (1897-1971) pavadino jonizuotas dujas dujų išlydžio vamzdyje plazma. Anglų fizikas Williamas Crookesas (1832–1919), tyrinėjęs elektros išlydį vamzdeliuose su retu oru, rašė: „Reiškiniai evakuotuose vamzdeliuose atveria naują pasaulį fiziniam mokslui, kuriame materija gali egzistuoti ketvirtoje būsenoje. Priklausomai nuo temperatūros, bet kuri medžiaga keičia savo būseną. Taigi vanduo esant neigiamai (Celsijaus) temperatūrai yra kietos būsenos, diapazone nuo 0 iki 100 ° C - skystoje būsenoje, virš 100 ° S-dujinis. Jei temperatūra ir toliau kyla, atomai ir molekulės pradeda netekti elektronų – jie jonizuojasi ir dujos virsta plazma. Esant aukštesnei nei 1 000 000 °C temperatūrai, plazma visiškai jonizuojasi – ji susideda tik iš elektronų ir teigiamų jonų. Plazma yra labiausiai paplitusi materijos būsena gamtoje, ji sudaro apie 99% Visatos masės. Saulė, dauguma žvaigždžių, ūkai yra visiškai jonizuota plazma. Išorinė dalis žemės atmosfera(jonosfera) taip pat yra plazma. Dar aukštesni yra radiacijos diržai, kuriuose yra plazmos. Aurorasžaibas, įskaitant kamuolinį žaibą, yra įvairių tipų plazma, kurią galima stebėti natūraliomis sąlygomis Žemėje. Ir tik nežymią Visatos dalį sudaro kietoji medžiaga – planetos, asteroidai ir dulkių ūkai. Fizikoje plazma suprantama kaip dujos, susidedančios iš elektriškai įkrautų ir neutralių dalelių, kurių bendras elektros krūvis lygus nuliui, t.s. tenkinama kvazineutralumo sąlyga (todėl, pvz., vakuume skrendantis elektronų pluoštas nėra plazma: jis neša neigiamą krūvį). PLAZMA – iš dalies arba visiškai jonizuotos dujos, kurių tankiai yra teigiami ir neigiami krūviai beveik identiškas. IN laboratorinėmis sąlygomis plazma susidaro elektros išlydžio metu dujose, vykstant degimo ir sprogimo procesams. Lęšiu sufokusavus lazerio spindulį, židinio zonoje ore blykstelėjo kibirkštis ir ten susidarė plazma. Tai sukėlė didelį fizikų susidomėjimą. Pirmieji sėkliniai elektronai atsiranda dėl jų išstūmimo iš terpės atomų po to, kai vienu metu sugeria keli šviesos bangos fotonai. Kiekvieno rubino lazerio fotono energija yra 1,78 eV. Tada laisvasis elektronas, sugerdamas fotonus, pasiekia 10 eV energiją, kurios pakanka jonizacijai ir naujo elektrono gimimui susidūrimo su terpės atomais procese. Išskyros gali ilgai degti ir švyti akinančia balta šviesa, į jas žiūrėti be tamsių akinių neįmanoma. Neįprastai aukšta temperatūra – unikali optinio krūvio savybė puikias galimybes naudoti kaip šviesos šaltinį. Galimybė sukurti plazmos siūlą naudojant lazerio šviesą atveria galimybę perduoti energiją per atstumą. Krūvio nešikliai plazmoje yra elektronai ir jonai, susidarantys dėl dujų jonizacijos. Jonizuotų atomų skaičiaus ir bendro jų skaičiaus plazmos tūrio vienete santykis vadinamas plazmos jonizacijos laipsniu (a). Priklausomai nuo a reikšmės, kalbama apie silpnai jonizuotą (a - procento dalys), iš dalies jonizuotą (a - keli procentai) iki visiškai jonizuotos (a yra arti 100%). Vidutinės kinetinės energijos įvairių tipų Dalelės, sudarančios plazmą, gali būti skirtingos. Todėl į bendras atvejis plazmai būdinga ne viena temperatūros reikšmė, o kelios – skiriamos elektroninės temperatūros Te, jonų temperatūros Ti ir neutralių atomų Ta temperatūra. Plazma su jonų temperatūra Ti< 105 К называют низкотемпературной, а с Тi >106 K – aukšta temperatūra. Aukštos temperatūros plazma yra pagrindinis kontroliuojamos termobranduolinės sintezės (CTF) tyrimų objektas. Naudojama žemos temperatūros plazma dujų išleidimo šaltiniaišviesa, dujiniai lazeriai, MHD generatoriai ir kt. Plazma plačiausiai naudojama apšvietimo technikoje – gatves apšviečiančiose dujų išlydžio lempose ir patalpose naudojamose liuminescencinėse lempose. Be to, įvairiausiuose dujų išlydžio įrenginiuose: elektros srovės lygintuvuose, įtampos stabilizatoriuose, plazminiuose stiprintuvuose ir mikrobangų generatoriuose, skaitikliuose kosminės dalelės. Visi vadinamieji dujiniai lazeriai (helio-neono, kriptono, anglies dioksido ir kt.) iš tikrųjų yra plazma: dujų mišiniai jie jonizuojami elektros iškrova. Metalo laidumo elektronai turi plazmai būdingų savybių (jonai, standžiai pritvirtinti kristalinėje gardelėje, neutralizuoja jų krūvius), derinys laisvųjų elektronų ir mobilios „skylės“ (laisvos vietos) puslaidininkiuose. Todėl tokios sistemos vadinamos plazma kietosios medžiagos Dujų plazma dažniausiai skirstoma į žemos temperatūros – iki 100 tūkstančių laipsnių ir aukštos temperatūros – iki 100 milijonų laipsnių. Yra žemos temperatūros plazmos generatoriai – plazmatronai, kurie naudoja elektros lanką. Naudodami plazminį degiklį, šimtosiomis ir tūkstantosiomis sekundės dalimis galite įkaitinti beveik bet kokias dujas iki 7000-10000 laipsnių. Sukūrus plazminį žibintuvėlį, atsirado nauja sritis mokslas – plazmos chemija: daugelis cheminių reakcijų paspartėja arba vyksta tik plazmos srovėje. Plazmatronai naudojami kasybos pramonėje ir metalų pjaustymui. Taip pat buvo sukurti plazminiai varikliai ir magnetohidrodinaminės jėgainės. Kuriama įvairios schemosįkrautų dalelių plazminis pagreitis. Pagrindinė plazmos fizikos problema yra valdymo problema termobranduolinė sintezė. Termobranduolinės reakcijos – tai sunkesnių branduolių sintezė iš lengvųjų elementų branduolių (pirmiausia vandenilio izotopų – deuterio D ir tričio T), vykstanti labai aukštoje temperatūroje (» 108 K ir aukštesnėje temperatūroje). Natūraliomis sąlygomis Saulėje vyksta termobranduolinės reakcijos: vandenilio branduoliai jungiasi vienas su kitu, sudarydami helio branduolius, išskirdami reikšminga suma energijos. Vandenilio bomboje buvo atlikta dirbtinė termobranduolinės sintezės reakcija.

Lankinis išlydis (toliau – DR) gali būti įgyvendintas nepriklausomai arba nepriklausomai. Nepriklausomas d.b. galima gauti iš švytėjimo išlydžio padidinus srovės tankį (1÷100 A/cm 2) Lankinė iškrova skiriasi nuo švytėjimo išlydžio elektronų emisijos iš katodo procesuose. Pagrindinės emisijų rūšys yra šiluminė ir autoelektroninė emisija. Į dr. artimo katodo potencialo kritimas yra keliasdešimt voltų ir yra artimas dujų atomų jonizacijos potencialui. klasifikuojami pagal 2 kriterijus:

1) Pagal vyraujantį emisijos tipą – pagrindinis emisijos tipas yra terminis. "lankas su karštu katodu", o su lauko elektroniniu - "lankas su šaltu katodu".

2) Pagal aplinkos, kurioje dega lanko išlydis, tipą: a) lankas dujų arba dujų mišinio atmosferoje - b) lankas katodo ar anodo medžiagos garuose -

Pagrindinis lanko elementas yra katodo taškas, kuris užtikrina intensyvų spinduliavimą, turi didelį švytėjimo ryškumą, ryškų katodo taško ribą lemia švytėjimo intensyvumo priklausomybė nuo temperatūros į katodo tašką, vadinamą lankiniu šepečiu.

Norint stabilizuoti teigiamo stulpelio padėtį erdvėje, naudojami 3 pagrindiniai metodai:

1) stabilizavimas sienomis; naudojamos lankinėse liuminescencinėse lempose (DRL, DN)

2) kolonėlės stabilizavimas dujų ar skysčių srautais

3) stabilizavimas elektrodais. Trumpas lankas realizuojamas su didelio stiprumo srovė su temp. plazma teigiamoje kolonoje yra apie 10 4 K. Tokie lankai naudojami DRSh, DKSSh, DKSL lempose.

Parametrai d.r. daugiausia lemia dujų slėgis teigiamoje kolonoje - žemo slėgio lankas - vidutinio slėgio lankas - aukšto slėgio lankas

Žemo slėgio lankai: slėgio diapazonas nuo 1 iki 10 mm. Hg Art. , srovės tankis prie katodo gali siekti 10 8 A/cm 2, elektronų emisijos mechanizmai dar neturėjo panašaus aprašymo. Būdingas bruožas yra tai, kad kai slėgis padidėja virš 10 mm. Hg Art. lemia staigų stulpelio skerspjūvio ploto sumažėjimą. Šis poveikis vadinamas susitraukimu. Žemo slėgio lanko kolonėlės „+“ plazma yra neišoterminė plazma, kurioje elektronų temperatūra yra 1-2 eilėmis aukštesnė už atomų ir jonų temperatūrą. Susidarius „+“ stulpeliui, sumažėja įkrautų dalelių nuostoliai dėl bipolinės difuzijos ant sienų, todėl sumažėja iškrovos energijos dalis, išleidžiama ant sienų. Didėjant slėgiui žemo slėgio lankas virsta aukšto slėgio lanku, kuriame kinta pagrindiniai procesai stulpelyje „+“. Žemo slėgio srityje elementarūs „+“ stulpelio procesai yra kokybiškai panašūs į švytėjimo iškrovos procesus.

Žemo slėgio srityje pakopinių procesų nėra. Didėjant slėgiui, didėja žingsninių procesų efektyvumas ir didėja susidūrimų dažnis. Per savo gyvavimo laiką atomas patiria papildomų susidūrimų => didėja linijų, atitinkančių perėjimus tarp m/y sužadintų būsenų, intensyvumas. Radiacijos dalis padidės ilgųjų bangų srityje, nes tarnavimo laikas yra didelis, 2-os rūšies neelastinių smūgių efektyvumas didėja => elektronų temperatūra pradeda artėti prie sunkiųjų dalelių temperatūros, vidutiniškai didėjant.

Priklausomai nuo dujų slėgio, elektrodo konfigūracijos ir išorinių grandinės parametrų, yra keturi nepriklausomų iškrovų tipai:

• švytėjimo iškrova;
• kibirkšties iškrova;
• lankinis išlydis;
• korona iškrova.

1. Švytėjimo iškrova atsiranda esant žemam slėgiui. Jį galima stebėti stikliniame vamzdyje, kurio galuose prilituoti plokšti metaliniai elektrodai (8.5 pav.). Netoli katodo yra plonas šviečiantis sluoksnis, vadinamas katodo šviesos plėvelė 2.

Tarp katodo ir plėvelės yra Tamsioji Aston erdvė 1. Šviečiančios plėvelės dešinėje dedamas silpnai šviečiantis sluoksnis, vadinamas katodo tamsi erdvė 3. Šis sluoksnis patenka į šviečiančią sritį, kuri vadinama smirdantis švytėjimas 4, rusenanti erdvė ribojama tamsiu tarpu - Faradėjaus tamsi erdvė 5. Susidaro visi aukščiau išvardinti sluoksniai katodo dalisšvytėjimo iškrova. Likusi vamzdžio dalis užpildyta žėrinčiomis dujomis. Ši dalis vadinama teigiamas stulpelis 6.

Mažėjant slėgiui, katodinė iškrovos dalis ir Faradėjaus tamsioji erdvė didėja, o teigiama stulpelis trumpėja.

Matavimai parodė, kad beveik visi galimi kritimai atsiranda pirmose trijose iškrovos dalyse (Aston tamsioje erdvėje, katodo šviečiančioje plėvelėje ir katodo tamsioje vietoje). Ši vamzdžiui tiekiama įtampos dalis vadinama katodo potencialo kritimas.

Rūkančio švytėjimo srityje potencialas nesikeičia – čia lauko stiprumas lygus nuliui. Galiausiai Faradėjaus tamsiojoje erdvėje ir teigiamoje stulpelyje potencialas lėtai didėja.

Tokį potencialų pasiskirstymą sukelia teigiamo erdvės krūvio susidarymas katodo tamsioje erdvėje dėl padidėjusi koncentracija teigiami jonai.

Teigiami jonai, pagreitinti dėl katodo potencialo kritimo, bombarduoja katodą ir išmuša iš jo elektronus. Aston tamsiojoje erdvėje šie elektronai, be susidūrimų įskridę į katodo tamsiosios erdvės sritį, turi didelę energiją, dėl to jie dažniau jonizuoja molekules nei jas sužadina. Tie. Dujų švytėjimo intensyvumas mažėja, tačiau susidaro daug elektronų ir teigiamų jonų.

Gauti jonai iš pradžių turi labai mažą greitį, todėl katodo tamsioje erdvėje susidaro teigiamas erdvės krūvis, dėl kurio potencialas perskirstomas išilgai vamzdžio ir katodo potencialo kritimas.

Katodinėje tamsioje erdvėje susidarę elektronai prasiskverbia į smirdančio švytėjimo sritį, kuri pasižymi didele elektronų ir teigiamų jonų koncentracija bei nuliui artimu poliarinės erdvės krūviu (plazma). Todėl lauko stiprumas čia yra labai mažas.

2. Kibirkštinis iškrovimas atsiranda dujose, kurių slėgis yra panašus į atmosferos slėgį. Jai būdinga pertraukiama forma. Išvaizda kibirkštinis išlydis yra ryškių zigzago šakojančių plonų juostelių krūva, kuri akimirksniu prasiskverbia pro iškrovos tarpą, greitai užgęsta ir nuolat keičia viena kitą (8.6 pav.). Šios juostelės vadinamos kibirkšties kanalai.

T dujos = 10 000 K ~ 40 cm aš= 100 kA t= 10 –4 s l~10 km

Kibirkšties kanalui „pramušus“ iškrovos tarpą, jo varža tampa maža, per kanalą praeina trumpalaikis didelės srovės impulsas, kurio metu į iškrovos tarpą patenka tik nedidelė įtampa. Jei šaltinio galia nėra labai didelė, tada po šio srovės impulso iškrova sustoja.

Įtampa tarp elektrodų pradeda didėti iki ankstesnės vertės, o dujų skilimas kartojamas susidarant naujam kibirkšties kanalui. Natūraliame gamtinės sąlygos



3. kibirkšties išlydis stebimas žaibo pavidalu. 8.7 paveiksle pateiktas kibirkštinio išlydžio pavyzdys - žaibas, trukmė 0,2 ÷ 0,3, kai srovės stipris 10 4 - 10 5 A, ilgis 20 km (8.7 pav.). . Lanko iškrova Jei, gavus kibirkštinį išlydį iš galingo šaltinio, atstumas tarp elektrodų palaipsniui mažėja, tada iškrova iš pertrūkių tampa nuolatinė ir nauja forma dujų išleidimas, vadinamas lanko išlydis

(8.8 pav.).
~ 10 3 A

Ryžiai. 8.8

4. Korona iškrova Šiuo atveju srovė smarkiai padidėja, pasiekdama dešimtis ir šimtus amperų, ​​o įtampa per iškrovos tarpą nukrenta iki kelių dešimčių voltų. Pasak V.F. Litkevič (1872 - 1951), lanko išlydis palaikomas daugiausia dėl katodo paviršiaus terminės emisijos. Praktiškai tai reiškia suvirinimą, galingas lankines krosnis.

(8.9 pav.).atsiranda stipriame netolygiame elektriniame lauke esant santykinai dideliam dujų slėgiui (atmosferos eilės). Tokį lauką galima gauti tarp dviejų elektrodų, kurių vieno paviršius turi didelį kreivumą (plona viela, antgalis).

Antrojo elektrodo buvimas nebūtinas, tačiau jo vaidmenį gali atlikti netoliese esantys, aplinkiniai įžeminti metaliniai objektai. Kai elektrinis laukas prie didelio kreivumo elektrodo pasiekia apytiksliai 3∙10 6 V/m, aplink jį atsiranda švytėjimas, panašus į apvalkalą ar karūnėlę, iš kur kilo krūvio pavadinimas.

1. Lanko formavimas. .

.

lanko išlydis

4. Atskirų lankinio išlydžio dalių temperatūra ir spinduliuotė.

tric lankas.

III. Lankinio išlydžio taikymas.

1. Šiuolaikiniai elektrinio apdorojimo metodai.

2. Elektrinis lankinis suvirinimas.

3.Plazminė technologija.

4.Plazminis suvirinimas.
IV. Išvada.

Vadinamojo elektros (arba voltinio) lanko pavidalo lanko išlydį 1802 m. pirmą kartą atrado rusų mokslininkas, Sankt Peterburgo karo medicinos-chirurgijos akademijos fizikos profesorius, vėliau Sankt Peterburgo akademikas. Mokslų akademija Vasilijus Vladimirovičius Petrovas. Vienoje iš išleistų knygų Petrovas savo pirmuosius elektros lanko stebėjimus apibūdina tokiais žodžiais:

„Jei ant stiklinės plytelės arba ant suoliuko su stiklinėmis kojomis dedamos dvi ar trys anglys... ir jei metalinės izoliuotos kreiptuvai... sujungiami su abiem didžiulės baterijos poliais yra priartinami vienas prie kito vieno iki kito atstumu. trys linijos, tada tarp jų atsiranda labai ryški balta šviesa arba liepsna, nuo kurios šios anglys užsidega greičiau ar lėčiau ir nuo kurios gana aiškiai galima nušviesti tamsią ramybę...“

Kelias į elektros lanką prasidėjo senovėje. Netgi graikas Talis iš Mileto, gyvenęs VI amžiuje prieš mūsų erą, žinojo gintaro savybę traukti lengvus daiktus, tokius kaip plunksnos, šiaudai, plaukus trinant ir net sukurti blizgesį. Iki XVII amžiaus tai buvo vienintelis būdas elektrifikuoti kūnus, o tai neturėjo praktinio pritaikymo. Mokslininkai ieškojo šio reiškinio paaiškinimo.

Anglų fizikas Williamas Gilbertas (1544-1603) išsiaiškino, kad kiti kūnai (pavyzdžiui, kalnų krištolas, stiklas), kaip ir gintaras, po trynimo turi savybę pritraukti lengvus objektus. Jis šias savybes pavadino elektrinėmis, pirmą kartą pradėdamas vartoti šį terminą (graikiškai gintaras yra elektronas).

Magdeburgo burmistras Otto von Guericke (1602-1686) sukonstravo vieną pirmųjų elektrinių mašinų. Tai buvo elektrostatinė mašina, kuri buvo sieros rutulys, sumontuotas ant ašies. Vienas iš polių buvo... pats išradėjas. Pasukus rankeną, iš patenkinto burmistro delnų išskriejo melsvos kibirkštys su lengvu traškesio garsu. Vėliau Guericke mašiną patobulino kiti išradėjai. Sieros rutulys buvo pakeistas stikliniu, o vietoj tyrinėtojo delnų kaip vienas iš stulpų buvo panaudoti odiniai įklotai.

Labai svarbus buvo aštuonioliktame amžiuje išrastas Leyden jar-kondensatorius, kuris leido kaupti elektros energiją. Tai buvo stiklinis indas, pripildytas vandens, suvyniotas į foliją. Metalinis strypas, pervestas per kamštį, buvo panardintas į vandenį.

Amerikiečių mokslininkas Benjaminas Franklinas (1706-1790) įrodė, kad vanduo nevaidina jokio vaidmens renkant elektros krūvius, tokią savybę turi dielektrinis stiklas.

Elektrostatinės mašinos tapo gana plačiai paplitusios, bet tik kaip linksmos smulkmenos. Vis dėlto buvo bandoma ligonius gydyti elektra, tačiau sunku pasakyti, koks buvo tokio gydymo fizioterapinis poveikis.

Prancūzų fizikas Charlesas Kulonas (1736-1806), elektrostatikos pradininkas, 1785 metais nustatė, kad elektros krūvių sąveikos jėga yra proporcinga jų dydžiams ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.

Aštuoniolikto amžiaus keturiasdešimtaisiais Benjaminas Franklinas iškėlė teoriją, kad yra tik viena elektros rūšis – speciali elektrinė medžiaga, susidedanti iš mažyčių dalelių, galinčių prasiskverbti į materiją. Jei kūne yra elektros medžiagų perteklius, jis įkraunamas teigiamai, jei yra trūkumas, kūnas yra neigiamai įkrautas. Franklinas praktiškai pristatė pliuso ir minuso ženklus, taip pat terminus: kondensatorius, laidininkas, įkrovimas.

Originalias teorijas apie elektros prigimtį sukūrė M. V. Lomonosovas (1711-1765), Leonhardas Euleris (1707-1783), Franzas Apinas (1724-1802) ir kiti mokslininkai. Iki XVIII amžiaus pabaigos stacionarių krūvių savybės ir elgsena buvo pakankamai ištirtos ir tam tikru mastu paaiškintos. Tačiau nieko nebuvo žinoma apie elektros srovę judančius krūvius, nes nebuvo įrenginio, kuris galėtų priversti judėti daug krūvių. Iš elektrostatinės mašinos gautos srovės buvo per mažos, kad būtų galima išmatuoti.

1 . Jei padidinsite srovę švytėjimo išlydžio metu, sumažindami išorinę varžą, tada, esant didelei srovei, įtampa vamzdžio gnybtuose pradeda kristi, iškrova greitai išsivysto ir virsta lanku. Daugeliu atvejų perėjimas įvyksta staiga ir beveik dažnai sukelia trumpąjį jungimą. Pasirinkus išorinės grandinės varžą, galima stabilizuoti iškrovos pereinamąją formą ir, esant tam tikram slėgiui, stebėti nuolatinį švytėjimo išlydžio perėjimą į lanką. Lygiagrečiai su įtampos kritimu tarp vamzdžio elektrodų, didėja katodo temperatūra ir palaipsniui mažėja katodo kritimas.

Įprastas lanko uždegimo būdas, perkeliant elektrodus vienas nuo kito, naudojamas dėl to, kad lankas dega esant santykinai žemai dešimčių voltų įtampai, o švytėjimo išlydžiui uždegti reikia dešimčių kilovoltų įtampos. esant atmosferos slėgiui. Uždegimo procesas perkeliant elektrodus vienas nuo kito paaiškinamas vietiniu elektrodų kaitinimu dėl prasto kontakto tarp jų susidarymo tuo metu, kai grandinė nutrūksta.

Lanko atsiradimo, kai grandinė nutrūksta, klausimas yra techniškai svarbus ne tik „naudingų“ lankų gavimo, bet ir kovos su „kenksmingais“ lankais, pavyzdžiui, formavimosi, požiūriu. lankas atidarius jungiklį. Tegul L yra grandinės saviinduktyvumas, W yra jos varža, ع yra e.m.f. srovės šaltinis, U(I) yra lanko srovės ir įtampos charakteristikos funkcija. Tada turime turėti: ع= L dI/dt+WI+U(I) (1) arba

LdI/dt=(ع-WI)-U(I)=∆ (2).

Skirtumas (ع - WI) yra ne kas kita, kaip tiesioginės varžos AB ordinatė (1 pav.), o U(I) yra lanko, būdingo tam tikram I, ordinatė. Kad dI/dt būtų neigiamas, t.y. Kad srovė I laikui bėgant tikrai sumažėtų ir tarp jungiklio elektrodų nesusidarytų stabilus lankas, būtina

1 pav. Santykinė varžos linijos padėtis ir pastovaus lanko srovės-įtampos charakteristikos kreivė tais atvejais: a) kai nutrūkus grandinei lankas negali atsirasti; b) kai srovės diapazone, atitinkančiame taškus P ir Q, atsiranda lankas.

∆ ع-WI įvyko.

Norėdami tai padaryti, charakteristika su visais jos taškais turi būti virš pasipriešinimo linijos (1 pav., a). Šioje paprastoje išvadoje neatsižvelgiama į grandinės talpas ir ji taikoma tik nuolatinei srovei.

Atsparumo linijos susikirtimo taškas su pastovaus lanko srovės-įtampos charakteristikos kreive atitinka žemiausią nuolatinės srovės stiprio ribą, kuriai esant, nutrūkus grandinei, gali atsirasti lankas (1 pav., b). Jei jungiklis atidaro kintamos srovės lanką, kuris užgęsta kiekvieną kartą įtampai pereinant per nulį, labai svarbu, kad atsidarymo metu esančios iškrovos tarpo sąlygos neleistų lankui iš naujo užsidegti, o vėliau padidėjus įtampai. dabartinio šaltinio. Tam reikia, kad didėjant įtampai iškrovos tarpas būtų pakankamai dejonizuotas. Stiprios kintamosios srovės jungikliuose sustiprinta dejonizacija dirbtinai pasiekiama įvedant specialius elektrodus, kurie išsiurbia dėl bipolinės difuzijos įkrautas dujų daleles, taip pat naudojant mechaninį pūtimą arba iškrovą veikiant magnetiniu lauku. Esant aukštai įtampai, naudojami alyvos jungikliai.

2 . Katodo dėmė, nejudanti ant anglies katodo, skysto gyvsidabrio paviršiuje, nuolat greitai juda. Katodo taško padėtį skysto gyvsidabrio paviršiuje galima nustatyti naudojant metalinį kaištį, panardintą į gyvsidabrį ir šiek tiek išsikišusį iš jo.

Esant nedideliam atstumui tarp anodo ir katodo, šiluminė anodo spinduliuotė labai paveikia katodo taško savybes. Esant pakankamai dideliam anodo atstumui nuo anglies katodo, katodo taško matmenys linkę į tam tikrą pastovią ribinę vertę, o plotas, kurį užima katodo taškas ant anglies elektrodo ore yra proporcingas srovės stiprumui ir atitinka atmosferos slėgis 470 A/cm² Gyvsidabrio lankui vakuume rasta 4000 a/cm².

Mažėjant slėgiui, didėja plotas, kurį užima katodo taškas ant anglies katodo esant pastoviai srovei.

Matomos katodo dėmės ribos ryškumas paaiškinamas tuo, kad santykinai lėtas temperatūros mažėjimas, esant atstumui nuo dėmės centro, atitinka greitą šviesos spinduliuotės ir terminės emisijos kritimą, o tai prilygsta aštriam “. optinės“ ir „elektrinės“ dėmės ribos.

Kai ore dega lankas, anglies katodas tampa aštrus, o ant anglies anodo, jei iškrova neapima viso priekinio anodo ploto, susidaro apvali įduba - teigiamo lanko krateris.

Katodinės dėmės susidarymas paaiškinamas taip. Erdviniai krūviai ploname sluoksnyje šalia katodo pasiskirsto taip, kad išlydžiui išlaikyti reikia mažesnio iškrovos kanalo skerspjūvio, tuo mažesnis potencialų skirtumas. Todėl katodo iškrova turi susitraukti.

Tiesiogiai šalia katodo taško yra iškrovos dalis, vadinama neigiamu katodo šepečiu arba neigiama liepsna. Katodinio šepečio ilgį lanke esant žemam slėgiui lemia atstumas, per kurį skrenda greitieji pirminiai elektronai, gavę greitį katodo potencialo kritimo srityje.

Tarp neigiamo teptuko ir teigiamo stulpelio yra sritis, panaši į Faradėjaus tamsiąją švytėjimo iškrovos erdvę. Petrovo lanke ore, be neigiamo šepečio, yra teigiama liepsna ir daugybė aureolių. Spektrinė analizė rodo, kad šiose liepsnose ir halose yra daugybė cheminių junginių (cianino ir azoto oksidų).

Esant horizontaliam elektrodų išdėstymui ir aukštam dujų slėgiui, teigiamas lankinio išlydžio stulpelis lenkia aukštyn, veikiant išlydžiu šildomų dujų konvekcinėms srovėms. Iš čia kilęs lankinio išlydžio pavadinimas.

3 . Petrovo lanke aukšta temperatūra ir aukštas slėgis neleidžia naudoti zondo metodo potencialo pasiskirstymui matuoti.

Potencialo kritimas tarp lanko elektrodų susideda iš katodo kritimo ir Uk, anodinio kritimo Ua ir kritimo teigiamoje stulpelyje. Katodo ir anodo potencialo kritimų sumą galima nustatyti suartinus anodą ir katodą tol, kol išnyks teigiama kolonėlė ir išmatuojant įtampą tarp elektrodų Esant lankui esant žemam slėgiui, galima nustatyti potencialą reikšmes dviejuose lanko stulpelio taškuose, naudodami zondo charakteristikų metodą, iš čia apskaičiuokite išilginį potencialo gradientą ir tada apskaičiuokite anodinio ir katodinio potencialo kritimą.

Nustatyta, kad lankinio išlydžio metu esant atmosferos slėgiui katodo ir anodo kritimų suma yra maždaug tokia pati kaip dujų ar garų, kuriuose vyksta išlydis, jonizacijos potencialas.

Naudojant Petrovo lanką su anglies elektrodais, paprastai naudojama empirinė Ayrton formulė:

U=a+bl+(c+dl)/I (3)

Čia U – įtampa tarp elektrodų, I – srovės stipris lanke, l – lanko ilgis, a, b, c ir d – keturios konstantos. Charakteristinė formulė (3) nustatyta lankui tarp anglies elektrodų ore. l reiškia atstumą tarp katodo ir plokštumos, nubrėžtos per teigiamo kraterio kraštus.

Perrašykime formulę (4) į formą

U=a+c/I+l(b+d/I).

(4)

(4) terminai, turintys koeficientą l, atitinka potencialų kritimą teigiamoje stulpelyje; pirmieji du nariai reiškia katodo ir anodo kritimo Uк+Uа sumą.

Konstantos (3) priklauso nuo oro slėgio ir elektrodų aušinimo sąlygų, taigi, nuo anglių dydžio ir formos.

Esant lankiniam išlydžiui evakuuotame inde, pripildytame metalo garų (pavyzdžiui, gyvsidabrio), garų slėgis priklauso nuo šalčiausių indo dalių temperatūros, todėl charakteristikos eiga labai priklauso nuo aušinimo sąlygų. visą vamzdį.

Lankinio išlydžio dinaminės charakteristikos labai skiriasi nuo statinių. Dinaminės charakteristikos tipas priklauso nuo lanko režimo keitimo greičio. Praktiškai įdomiausia lanko charakteristika yra tada, kai maitinamas kintama srove. Vienalaikis srovės ir įtampos oscilografija duoda vaizdą, pavaizduotą 2 pav. Iš šių kreivių nubrėžtos lanko charakteristikos visam laikotarpiui turi

vaizdas parodytas 3 pav. Taškinė linija rodo įtampos progresavimą, kai nėra iškrovos.

4 pav.

Dinaminės charakteristikos

lankinio išlydžio žymėjimas

žemo dažnio kintamoji srovė.

Is. 3. Srovės ir lankinio išlydžio įtampos oscilograma esant kintamajai srovei

žemo dažnio. Taškai A, B, C ir kt.

Sumažėjus srovei lanke, įtampa tarp jo elektrodų gali vėl padidėti priklausomai nuo išorinės varžos, tačiau dalis BC charakteristikos 4 pav. gali būti horizontali arba turėti priešingą nuolydį. Taške C lankas užgęsta.

Po taško C savaiminio iškrovimo srovė sumažėja iki nulio kartu su įtampos tarp elektrodų sumažėjimu.

P
kai įtampa praeina

nulis, katodo vaidmenį pradeda atlikti ankstesnis anodas ir vaizdas kartojasi su priešingais srovės ir įtampos ženklais.

5 pav.

Dinaminės charakteristikos tipui turi įtakos visos sąlygos, lemiančios lanko režimą: atstumas tarp elektrodų, išorinės varžos dydis, išorinės grandinės saviinduktyvumas ir talpa, lanką maitinančios kintamosios srovės dažnis. ir kt. Jei nuolatine srove maitinamo lanko elektrodams taikoma kintamoji įtampa, kurios amplitudė mažesnė už lanką maitinančios nuolatinės srovės įtampą, tada charakteristika įgauna uždaros kilpos formą, apimančią statinę charakteristiką. Saulė Iš abiejų pusių. Didėjant kintamosios srovės dažniui, šios kilpos ašis sukasi, pati kilpa išsilygina ir galiausiai įgauna tiesios linijos atkarpos formą. OA

, einantis per koordinačių pradžią (5 pav.). Esant labai žemam dažniui, dinaminės charakteristikos kilpa virsta VS statinės charakteristikos segmentu, nes visi vidiniai iškrovos parametrai, ypač jonų ir elektronų koncentracija, sugeba įgauti reikšmes kiekviename. charakteristikos taškas, atitinkantis stacionarų iškrovą duotam U ir I. Atvirkščiai, labai greitai kintant, iškrovos parametrai visai nespėja keistis, todėl I pasirodo proporcingas ir atitinka tiesė OA, einanti per koordinačių pradžią. Taigi, didėjant kintamosios srovės dažniui, charakteristinė kilpa (5 pav.) tampa visuose jos didėjimo taškuose.

Dėl galimybės visiškai jonizuoti dujas lanku

išleidimas yra lanko lūžimo klausimas esant žemam dujų slėgiui

ir labai stiprios srovės. Didelis dujų tankio sumažėjimas dėl elektroforezės ir jonų įsiurbimo į sieneles vaidina svarbų vaidmenį lanko lūžimo reiškinyje, ypač tose vietose, kur labai susiaurėja išleidimo tarpas. Praktiškai tai lemia būtinybę vengti pernelyg didelių susitraukimų, kai statomi gyvsidabrio lygintuvai labai didelėms srovėms.

bandė pritaikyti Omo dėsnį ir šiuo atveju. Norėdami gauti realybę atitinkančius skaičiavimo rezultatus pagal Ohmo dėsnį, jie turėjo įvesti atvirkštinės lanko elektrovaros jėgos sąvoką. Pagal analogiją su galvaninių elementų reiškiniais, tikimasi šio emf. vadinama lanko poliarizacija. Atvirkštinio emf klausimas. Lankos skirtos rusų mokslininkų D. A. Lachinovo ir V. F. Mitkevičiaus darbams. Tolesnis idėjų apie elektros išlydžius dujose plėtojimas parodė, kad tokia klausimo formuluotė yra grynai formali ir gali būti sėkmingai pakeista idėja apie lanko kritimo charakteristiką. Šio požiūrio pagrįstumą patvirtina nesėkmingi visi bandymai eksperimentiškai tiesiogiai aptikti atvirkštinį emf. elektros lankas.

4 . Esant lankui ore tarp anglies elektrodų

Vyrauja karštų elektrodų, daugiausia teigiamo kraterio, spinduliuotė.

Anodo spinduliuotė, kaip ir kieto kūno spinduliuotė, turi

nuolatinis spektras. Jo intensyvumą lemia anodo temperatūra. Pastaroji yra būdinga lanko vertė atmosferos ore su anodu, pagamintu iš bet kokios medžiagos, nes anodo temperatūra nepriklauso nuo srovės stiprumo ir yra nustatoma tik pagal anodo medžiagos lydymosi arba distiliavimo temperatūrą. Lydymosi arba sublimacijos temperatūra priklauso nuo slėgio, kuriame yra lydantis arba sublimuojantis kūnas. Todėl anodo temperatūra, taigi ir teigiamos kraterio spinduliuotės intensyvumas, priklauso nuo slėgio, kuriame lankas dega. Šiuo atžvilgiu yra žinomi klasikiniai eksperimentai su anglies lanku esant slėgiui, kurie lėmė labai aukštą temperatūrą.

Apie teigiamo kraterio temperatūros pokytį esant slėgiui

Šiame brėžinyje yra taškai, skirti slėgiui nuo 1 atm

ir aukščiau, patvirtina prielaidą, kad teigiamo kraterio temperatūrą lemia anodo medžiagos lydymosi arba sublimacijos temperatūra, nes šiuo atveju tarp ln turėtų būti tiesinis ryšys. R ir 1/T. Nukrypimas nuo tiesinės priklausomybės esant žemesniam slėgiui paaiškinamas tuo, kad esant mažesniam nei 1 atm slėgiui, ant anodo išsiskiriantis šilumos kiekis yra nepakankamas.

Ryžiai. 6. Elektrinio dkg anglies anodo temperatūros pokytis ore, keičiantis slėgiui. Skalė išilgai ordinačių ašies yra logaritminė.

Petrovo lanko katodo taško temperatūra visada yra kelios

šimtais laipsnių žemiau teigiamo kraterio temperatūros.

Neįmanoma aptikti aukštos lanko laido temperatūros

naudojant termoporą arba bolometrą. Šiuo metu

Temperatūrai nustatyti lanke naudojami spektriniai spektrai

Esant dideliam srovės stiprumui, dujų temperatūra Petrovo lanke

gali būti aukštesnė už anodo temperatūrą ir siekia 6000° K. Tokia aukšta dujų temperatūra būdinga visiems lankinio iškrovimo esant atmosferos slėgiui atvejams. Esant labai dideliam slėgiui (dešimtys ir šimtai atmosferų), temperatūra atsiskyrusios teigiamo lanko kolonėlės centrinėse dalyse siekia 10 000° K. Lankinio išlydžio metu esant žemam slėgiui dujų temperatūra teigiamoje kolonoje yra tokia pat tvarka kaip teigiamoje švytėjimo iškrovos stulpelyje.

Teigiamo lanko kraterio temperatūra yra aukštesnė už katodo temperatūrą, nes anode visą srovę neša elektronai, bombarduojantys ir kaitinantys anodą. Elektronai

dovanoti anodui ne tik viską, kas nupirkta anodo srityje

kinetinės energijos sumažėjimas, bet ir darbo funkcija („paslėpta

elektronų garavimo šilumą). Priešingai, į katodą

nukrenta ir yra bombarduojamas bei kaitinamas nedideliu teigiamų jonų skaičiumi, palyginti su elektronų skaičiumi, pataikiusių į anodą esant tokiai pačiai srovės stiprumui. Likusią katodo srovės dalį vykdo elektronai, kuriems išėjus korpuse

termioninis lankas, šiluma eikvojama darbo funkcijai

vaya katodo energija.

5 .

Dėl to, kad lankas turi kritimo charakteristiką, jis gali būti naudojamas kaip nuolatinių virpesių generatorius. Tokio lanko generatoriaus schema parodyta fig. 7. Sąlygos generuoti virpesius šioje
Su

iš svarstymo galima spręsti hemą

trinties stabilumo sąlygos

nacionalinis rangas už suteiktas

išorinės grandinės parametrai.

Tegul elektrovaros jėga

DC šaltinis, pi-

iškrova (7 pav.) lygi ع,

įtampa tarp elektrodų

vamzdeliai U, stacionarios srovės jėga

ع= srautas per išlydžio vamzdį šiuo režimu yra lygus I, vamzdžio katodo-anodo talpa plius visų maitinimo laidų talpa C, savaiminė induktyvumas grandinėje L, varža, per kurią srovė tiekiama iš šaltinio, R. Pastovios būsenos nuolatinės srovės režimu turėsime:UO(5)

+IR

Tarkime, kad šis stacionarus režimas yra pažeistas. Bit srovė bet kuriuo momentu yra lygi aš+i , Kur i

- maža vertė, o potencialų skirtumas tarp elektrodų yra lygus U.

Supažindinkime su užrašu , Kur)i=0 yra lygus srovės-įtampos charakteristikos liestinės liestei darbo taške, atitinkančiame mūsų iš pradžių pasirinktą režimą (srovė I). Pažiūrėsim kaip toliau keisis , Kur. Jeigu , Kur padidės, tada šis iškrovimo režimas yra nestabilus; jei, priešingai, , Kur mažėja neribotą laiką, tada iškrovos režimas yra stabilus.

Pereikime prie nagrinėjamosios srovės-įtampos charakteristikos

išleidimo tarpas U= f(aš+, Kur) – Vamzdžiu teka srovė

aš+, Kur ir talpa SU kraunasi (arba išsikrauna). Skirtumas

potencialai ant talpos SUšiuo atveju yra subalansuotas

ne tik įtampa per iškrovos tarpą, bet ir emf.

grandinės savaiminis induktyvumas. Leisti aš+, Kur2 -bendra srovė per varžą-

tion R. Srovę, įkraunančią talpą C, pažymėkime , Kur1 ; akimirksniu

tikroji potencialų skirtumo vertė per talpą C- iki U1 Potencialų skirtumas tarp lanko elektrodų bus srautas per išlydžio vamzdį šiuo režimu yra lygus I, vamzdžio katodo-anodo talpa plius visų maitinimo laidų talpa C, savaiminė induktyvumas grandinėje L, varža, per kurią srovė tiekiama iš šaltinio, R. Pastovios būsenos nuolatinės srovės režimu turėsime:0 +IU’.

ع =U1 +(i+I2 )R, (6)

srautas per išlydžio vamzdį šiuo režimu yra lygus I, vamzdžio katodo-anodo talpa plius visų maitinimo laidų talpa C, savaiminė induktyvumas grandinėje L, varža, per kurią srovė tiekiama iš šaltinio, R. Pastovios būsenos nuolatinės srovės režimu turėsime:1 -U0 =U'i+Ldi/dt, (7)

, Kur2 =i1 +i. (8)

Papildomas įkrovimas Q esant C talpai, palyginti su stacionariu režimu:

Q=∫i 1 dt=(U 1 -U 0)C.

(9)

srautas per išlydžio vamzdį šiuo režimu yra lygus I, vamzdžio katodo-anodo talpa plius visų maitinimo laidų talpa C, savaiminė induktyvumas grandinėje L, varža, per kurią srovė tiekiama iš šaltinio, R. Pastovios būsenos nuolatinės srovės režimu turėsime: 1 -U 0 Iš (6) atėmus (5) gauname: 2 =-i (10)

R

Išraiškos (7), (8) ir (10) suteikia:U"i+Ldi/dt=-R( 1 ) . (11)

aš+i

Išraiškos (7) ir (9) suteikia:∫ , Kur 1 1/C. (12)

dt=U'i+Ldi/dt

Diferencijuodami (12) pagal t ir įterpę rezultatą į (11), randame:І U’i+Ldi/dt=-iR-RCU’di/dt-RLCdІ . (13)

i/dtІ U’i+Ldi/dt=-iR-RCU’di/dt-RLCdІ +(1/d)CR+U’/L di/dt +=0 (14)

1/LC(U'/R+1)i

Formulė (14) yra diferencialinė lygtis, , Kur.

kuriai priklauso papildoma srovė

Kaip žinoma, visas lygties (14) integralas turi tokią formą:

i=A1e^r1t+A2e^r2t, (15)

kur r1 ir r2 yra charakteristikų lygties, nustatytos pagal formulę, šaknys=-1/2(1/d)+ √r. (16)

1/4(1/CR+U'/L)І-1/LC(U'/R+1)

Jei radikalo reikšmė (16) yra didesnė už nulį, tada r1 ir r2

abu yra tikri, i periodiškai keičiasi pagal eksponentinį dėsnį, o sprendimas (15) atitinka periodinį srovės pokytį. Tam, kad mūsų nagrinėjamoje grandinėje atsirastų srovės svyravimai, būtina, kad r 1 ir r 2 būtų kompleksiniai dydžiai, t.y.(17)

1/LC(U’/R+1)>1/4 (1/CR+U’/L)І

Šiuo atveju (15) gali būti vaizduojamas kaipi= 1 A e -δt+jωt 2 A +A , (18)

-δt-jωt√-1.

δ = 1/2 (1/CR+U’/L); i= δ At

δ > 0 jie greitai suyra, o iškrova esant pastoviai srovei bus stabili.

Taigi, kad nagrinėjamoje grandinėje galų gale atsirastų neslopinti svyravimai, būtina

(1/CR+U’/L) (19)

Kadangi P, L ir C iš esmės yra teigiami dydžiai, tada

nelygybė (19) gali būti įvykdyta tik esant sąlygai:

Iš čia darome išvadą, kad svyravimai nagrinėjamoje grandinėje

gali atsirasti tik esant krentančios srovės-įtampos charakteristikoms

išleidimo rizika.

ir abu yra mažesni už nulį, todėl susidaro iškrovos stabilumo sąlygos

nuolatinė srovė:

(1/CR+U’/L)>0Ir (21)

U'/R+1>0 . (22)

Sąlygos (21) ir (22) yra bendrosios sąlygos

Iškrovos, maitinamos nuolatine įtampa, stabilumas. Nuo

(21) iš to išplaukia, kad didėjant srovės-įtampos charakteristikoms

Tiesą sakant, iškrova visada yra stabili.

Sujungę šį reikalavimą su sąlyga (22), mes nustatome, kad

su kritimo charakteristika, iškrova gali būti stabili

tik kai

Tiesiogiai taikant šios pastraipos formules

į klausimą dėl virpesių generavimo naudojant lanką

paimkite U“ iš „vidutinės charakteristikos“, sukurtos remiantis kylančia ir mažėjančia dinaminės charakteristikos šakomis.

Periodiškai keičiantis srovės stiprumui Petrovo lanke dėl

kinta dujų temperatūra ir tankis bei aerodinaminių srautų greitis. Pasirinkus tinkamą režimą, šie

pokyčiai sukelia akustines vibracijas

aplinkiniame ore. Rezultatas yra vadinamasis dainavimo lankas, atkuriantis grynus muzikinius tonus.

6 . Didėjant dujų slėgiui ir didėjant srovės tankiui, temperatūra išilgai teigiamos kolonėlės ašies, atsiskyrusios nuo išleidimo vamzdžio sienelių, vis labiau kyla. Jonizacijos procesai pradeda įgauti pobūdį, kuris vis labiau atitinka grynai terminę jonizaciją. Vidutinė plazmos elektronų kinetinė energija artėja prie neutralių dujų dalelių vidutinės kinetinės energijos. Plazma savo savybėmis tampa artima izoterminei

chesky plazma. Visa tai leidžia mums išspręsti radimo problemą

įvairūs iškrovos parametrai, įskaitant išilginio lauko gradiento skaičių, priklausantį nuo iškrovos srovės tankio, remiantis termodinaminiais ryšiais.

Teigiamo lanko stulpelio teorijos pradžios taškai

Pirmasis išleidimas esant aukštam ir ypač aukštam slėgiui yra Sag lygtis, skirta šiluminės jonizacijos formoje

αІp=AT 5/2 e -eUi/kT (24)

o Boltzmanno teorema santykio forma

n a =nge (-eU a /kT) (25)

Čia α yra jonizacijos laipsnis, p yra dujų slėgis, A yra konstanta,

T-dujų temperatūra, U i -jonizacijos potencialas, k-konstanta

Boltzmannas, „n a yra sužadintų atomų koncentracija, n-koncentracija

normaliųjų atomų traukimas, U a -žadinimo potencialas, g-santykinis

atomo sužadintos ir normaliosios būsenos statistinių svorių g a /g n nustatymas. Manoma, kad elektronų dujų temperatūra yra lygi neutralių dujų temperatūrai. Siekiant supaprastinti problemą, atsižvelgiama tik į vieną „vidutinį“ sužadinimo lygį. Manoma, kad išleidimo vamzdis yra vertikaliai. Bet kurioje kitoje padėtyje konvekciniai dujų srautai iškreipia ašinę dujų režimo simetriją.

Vidinį išleidimo vamzdžio spindulį pažymėkime R1, o bet kurio taško atstumą nuo vamzdžio ašies – r. Vykdykime

centimetro atstumu viena nuo kitos yra dvi vamzdžio ašiai statmenos atkarpos, tarp kurių parenkame elementarų tūrį, naudodami du koncentrinius cilindrus, kurių spindulys r ir r+dr (8 pav.). Energijos kiekį, kurį išskiria iškrova per laiko vienetą vamzdžio ilgio vienetui, pažymėkime N1, o energijos kiekį tūrio vienete – dN1. Vienetui išskiriamos energijos kiekis
laikas yra uždarytas dujomis

viso vamzdžio ilgio vienetui ir

pradinėse klasėse

tūris, žymimas S1 ir dS1.

Vamzdžio viduje yra

Ryžiai. 8. Tūrinis elementas ašies simetrinėje iškrovoje.

šildyti per dujas kryptimi

nuo ašies iki sienos. Pažymėkime dL1 šilumos kiekio, išeinančio iš nagrinėjamo tūrio elemento per išorinę ribą per laiko vienetą, perviršį per šilumos kiekį, prasiskverbiantį į tą patį tūrį per laiko vienetą per jo vidinę ribą iš vamzdžio pusės. ašį. Tarkime, kad konvekciniai dujų srautai yra griežtai vertikalūs ir nepažeidžia dujų šiluminio režimo.

Nagrinėjamo elemento šiluminio balanso sąlyga

tomas bus parašytas bendra forma taip:

dN1 =dL1 +dS1 . (26)

Dėl ašinės simetrijos visiems dydžiams būdingi

atspindintys dujų būseną ir išleidimo režimą yra vienodi

taškai, esantys tokiu pat atstumu r nuo ašies.

Nuo nagrinėjamo elementaraus elemento bazinio ploto

tūris yra lygus 2prdr, tada čia išleistai galiai

apimtis, galime rašyti:

dN 1 =2 Pri r E z dr, (27)

kur , Kur kur r1 ir r2 yra charakteristikų lygties, nustatytos pagal formulę, šaknys yra srovės tankis atstumu r nuo ašies, o E z yra išilginis lauko gradientas, vienodas visame vamzdžio skerspjūvyje. Žymime dujų šilumos laidumo koeficientą esant T temperatūrai λ t, rašome dL 1, nepaisydami didesnio mažumo laipsnio:

dL 1 =2п(r+dr)(λ t dT/dr) r+dr -2пr(λ t dT/dr) r = 2пd(rλ t dT/dr)/dr (28)

Tarkime, kad dujų skleidžiama energija visiškai pasišalina

išleidimo tarpas be pastebimos reabsorbcijos dujose. Tai

Galima daryti prielaidą, nes rezonansinė spinduliuotė, kurią sugeria dujos esant aukštam slėgiui, sudaro tik nedidelę bendros dujų spinduliuotės dalį. Kadangi per laiko vienetą išsiskirianti energija yra proporcinga sužadintų atomų koncentracijai na, tai dS 1 galime rašyti:

dS 1 = 2пrCn a dr, (29)

kur C yra pastovus veiksnys, nepriklausomas nuo T. Pakeitimas

(26) vertės (29) ir (28) suteikia:

2 Pri kur r1 ir r2 yra charakteristikų lygties, nustatytos pagal formulę, šaknys E z dr=2Pd(rλ T dT/dr)dr/dr + 2PrCn a dr (30)

Neatsižvelgiant į nedidelę srovės dalį, priskirtiną poliniam

reziduojančius jonus ir žymėdami elektronų judrumą per K e, galime parašyti:

i=n A eK A E z . (31)

Jei Sag lygties (24) dešinę pusę pažymėsime f 1 (T), o kairėje pusėje p pakeiskite nkT, kur n yra neutralių dujų dalelių koncentracija, tada rasime:

α 2 = f 1 (T)/ nkT.

(32)

n yra proporcingas ilgio vienete esančių dujų masei

vamzdis, g 1 ir atvirkščiai proporcingas vamzdžio spindulio R1 kvadratui ir dujų temperatūrai tam tikrame taške: 1 n=C 1 g 1 2 (33)

/TR

α= =-i 1 Todėl vietoj (32) galime rašyti: √f1(T)/C1k/

√g 1 =R 1 f 2 (T) / √g 1 (34)

Pagal Langevino lygtį elektronų judėjimo greitis

dujose E z intensyvumo lauke yra lygus:

u = K e E z = aeλ e E z /mv (35)

čia v yra vidutinis aritmetinis šiluminio judėjimo greitis

elektronų, yra tiesiogiai proporcingas elektronų dujų temperatūros kvadratinei šaknis, o λ e yra atvirkščiai proporcingas n. Vadinasi,

K e =C 2 /nT 1/2 (36)

Pagal α apibrėžimą:

Iš (31), (34), (37) ir (36) matyti:

i r =E z R i C 2 f 2 (T)/g 1 1/2 T 1/2 (38)

čia T yra dujų temperatūra atstumu r nuo ašies. Nuo (38)

ir (27) taip:

dN 1 =2пrE r 2 R 1 C 2 f 2 (T)dr/g 1 1/2 T 1/2 =2пrE z 2 R 1 f 3 (T)dr/g 1 1/2, (39)

Pagal Boltzmanno lygtį (25):

n a =nge (-eU a /kT) =C 1 gg 1 e (-eU a /kT) /TR 1 2 =g 1 f 4 (T) / R 1 2, (40)

kur f 4 (T) = C 1 ge (-eU a /kT) /T.

Įterpę šią n a reikšmę į (29) ir pakeitę Cf 4 (T) iki f 5 (T), randame:

dS 1 =g 1 2пrf 5 (T)dr/R 1 2.

(41)

Pakeitus (39), (28) ir (41) į (26), gaunama

E r 2 R 1 f 3 (T)/g 1 1/2 =d (rλ t dT/dr)/rdr+g 1 f 5 (T)dr/R 1 2 (42)

(42) lygtyje f 3 (T) ir f 5 (T), taip pat λ t, yra vien kintamojo T funkcijos. Todėl (42) yra

diferencialinė lygtis, jungianti kintamuosius T ir r.

Visi iškrovą apibūdinantys dydžiai yra funkcijos

tik iš vieno T. Todėl (42) lygties sprendimas galėtų

būtų išsamus visų su tokio tipo išmetimu susijusių kiekybinių klausimų sprendimas. Tačiau (42) lygties reikšmė daugiausia slypi tame, kad pereinant prie bedimensinių dydžių atsiranda tam tikram iškrovos tipui būdingi panašumo dėsniai, leidžiantys perduoti kiekybinius rezultatus, eksperimentiškai nustatytus toms pačioms iškrovos vertėms. N 1, R 1 ir g 1 iškrovimo režimui esant kitoms šių dydžių vertėms. Ši technika yra panaši į naudojamą kai kurioms hidrodinamikos problemoms spręsti, taip pat tik remiantis diferencialinės lygties analize ir eksperimentiniais matavimais modeliuose, sukonstruotuose pagal hidrodinamikos panašumo dėsnius. Šiuo atveju du išleidimai yra panašūs, kai atitinkamuose taškuose, kuriems būdinga ta pati santykio r/R 1 reikšmė, dujų temperatūra yra vienoda.

Praktiškai svarbiausi yra šie

du panašumo dėsniai:

Pirmasis aukšto slėgio bevarstinio lankinio išlydžio panašumo dėsnis. Du aukšto slėgio lankiniai iškrovimai skirtingo skersmens cilindriniuose vamzdžiuose (2R 1 ≠ 2R 1 "), užpildytuose dujomis taip, kad viename abiejų vamzdžių ilgio centimetre būtų toks pat dujų kiekis (g 1 = g 1 '). panašus tuo atveju, jei N 1 =N 1 ', t. y. jei vamzdžio ilgio vienetui suvartojama galia yra tokia pati abiem atvejais.

Antrasis panašumo dėsnis aukšto slėgio bevarstiniam lankiniam išlydžiui. Dvi aukšto slėgio lankinės iškrovos gyvsidabrio garuose skirtingo skersmens cilindriniuose vamzdeliuose (2R 1 ≠ 2R 1 "), užpildytuose gyvsidabrio garais taip, kad vienam kiekvieno vamzdžio ilgio centimetrui būtų skirtingi gyvsidabrio garų kiekiai (g 1 ≠). g 1 ') , yra panašios, jei kiekvieno vamzdžio ilgio vienetui sunaudotos galios N 1 ir N 1 ' atitinka santykį

N 1 /N 1' = 8,5 + 5,7 g 1 / 8,5 + 5,7 g 1' (43)

Daroma prielaida, kad gyvsidabris išleidimo metu visiškai perėjo į garų būseną. Eksperimentiškai nustatyti koeficientai 8,5 ir 5,75.

Šiame skyriuje aprašytas išleidimo tipas taip pat apima

ir teigiamas Petrovo lanko stulpelis (liepsna), vaizduojantis

yra izoterminės plazmos laidas. Šiuo atveju riba

vamzdžių sienelių sąlygos išnyksta ir turi būti pakeistos

sąlygos laido ribiniame sluoksnyje.

Šiuo metu, be lankinio išlydžio gyvsidabrio garuose

Itin aukštas slėgis (iki 100 atm ir daugiau), lankinis išlydis inertinėse dujose Ne, Ar, Kr ir Xe esant slėgiui iki 20 atm ir didesnis, taip pat buvo ištirtas ir rastas techninis pritaikymas.

ĮVADAS.

Lankinio išlydžio savybės.

Antrojo elektrodo buvimas nebūtinas, tačiau jo vaidmenį gali atlikti netoliese esantys, aplinkiniai įžeminti metaliniai objektai. Kai elektrinis laukas prie didelio kreivumo elektrodo pasiekia apytiksliai 3∙10 6 V/m, aplink jį atsiranda švytėjimas, panašus į apvalkalą ar karūnėlę, iš kur kilo krūvio pavadinimas.

2. Katodinė taškas. Išvaizda ir atskiros dalys

1. Lanko formavimas. .

3. Potencialų pasiskirstymas ir srovė-įtampa

lankinio išlydžio charakteristika .

4. Atskirų pūtimo iškrovos dalių temperatūra ir spinduliuotė.

5. Nepertraukiamų virpesių generavimas naudojant elektros

4. Atskirų lankinio išlydžio dalių temperatūra ir spinduliuotė.

6. Teigiamas lankinis išlydis esant aukštai

tric lankas.

Lankinio išlydžio taikymas.

1. Šiuolaikiniai elektros apdorojimo metodai. Tarp šiuolaikinių technologinių procesų vienas iš labiausiai paplitusių yra elektrinis suvirinimas. Suvirinimas leidžia virinti, lituoti, klijuoti, purkšti ne tik metalus, bet ir plastiką, keramiką ir net stiklą. Šio metodo pritaikymo spektras tikrai didžiulis – nuo ​​galingų kranų, statybinių metalinių konstrukcijų, atominių ir kitų elektrinių įrangos gamybos, didelio tonažo laivų, branduolinių ledlaužių statybos iki geriausių mikroschemų ir įvairių buitinių prietaisų gamybos. Produktai. Daugelyje pramonės šakų pradėjus naudoti suvirinimą radikaliai pasikeitė technologijos. Taigi tikra laivų statybos revoliucija buvo nuolatinės laivų statybos iš didelių suvirintų sekcijų plėtra. Daugelis šalies laivų statyklų dabar stato didelės talpos visiškai suvirintus tanklaivius. Elektrinis suvirinimas leido išspręsti dujotiekių, skirtų veikti šiaurinėmis sąlygomis 100–120 atmosferų slėgyje, sukūrimo problemas. vardo elektrinio suvirinimo instituto darbuotojai. E. O. Patonui buvo pasiūlytas originalas

pagrindinis vamzdžių gamybos būdas, pagrįstas suvirinimo technologija, skirtas tokiems dujotiekiams. Tokio

vamzdžius iki 40 milimetrų storio sienelėmis ir surenka itin patikimus žemynus kertančius dujotiekius.

Sovietų mokslininkai ir specialistai įnešė didelį indėlį į elektrinio suvirinimo plėtrą. Tęsdamas ir kūrybiškai plėtodamas savo didžiųjų pirmtakų palikimą – V. V. Petrova, N. N. Benardos, N. G. Slavyanov, jie sukūrė suvirinimo technologijos teorinių pagrindų mokslą ir sukūrė nemažai naujų technologinių procesų. Visas pasaulis žino akademikų E. O. Patono, V. P. Vologdino, K. K. Khrenovo, N. N. vardus.

Rykalina ir kt.

Šiuo metu plačiai naudojamas elektros lankinis, elektros šlakas ir plazminis lankinis suvirinimas.

2. Lankinio suvirinimo. Paprasčiausias būdas yra rankinis lankinis suvirinimas. Laikiklis lanksčiu viela prijungiamas prie vieno srovės šaltinio poliaus, o prie kito – suvirinamas gaminys. Į laikiklį įkišamas anglies arba metalinis elektrodas. Kai elektrodas trumpam paliečia ruošinį, užsidega lankas, kuris išlydo netaurųjį metalą ir elektrodo strypą, sudarydamas suvirinimo baseiną, kuris sukietėjus sukuria suvirinimo siūlę.

Rankinis lankinis suvirinimas reikalauja aukštos kvalifikacijos darbuotojų ir neturi geriausių darbo sąlygų, tačiau jo pagalba galima suvirinti detales bet kokioje erdvinėje padėtyje, o tai ypač svarbu montuojant metalines konstrukcijas. Rankinio suvirinimo našumas yra palyginti mažas ir labai priklauso nuo tokios paprastos dalies,

kaip elektrodo laikiklis. Ir dabar, kaip prieš šimtą metų,

Tęsiasi geriausio dizaino paieškos. Leningrado novatoriai M. E. Vasiljevas ir V. S. Shumsky pagamino paprastų ir patikimų elektrodų laikiklių seriją.

Suvirinant lankiniu būdu, labai svarbu apsaugoti suvirinimo metalą nuo deguonies ir azoto ore. Aktyviai sąveikaudami su išlydytu metalu, deguonis ir azotas atmosferos ore sudaro oksidus ir nitridus, kurie sumažina suvirintos jungties stiprumą ir lankstumą.

Yra du būdai apsaugoti suvirinimo vietą: įvairių medžiagų įvedimas į elektrodo medžiagą ir elektrodo dangą (vidinė apsauga) ir inertinių dujų bei anglies monoksido įvedimas į suvirinimo zoną, suvirinimo vietos padengimas srautais (išorinė apsauga).

1932 m., Maskvos elektromechaniniame geležinkelių transporto inžinierių institute, vadovaujant akademikui K. K. Khrenovui, pirmą kartą pasaulyje buvo atliktas povandeninis lankinis suvirinimas. Tačiau dar 1856 m. L. I. Shpakovskis pirmą kartą atliko eksperimentą, kaip išlydyti varinius elektrodus, panardintus į vandenį. D. A. Lachinovo, gavusio povandeninį lanką, patarimu, N. N. Benardosas 1887 metais atliko povandeninį metalo pjovimą. Prireikė 45 metų

pirmasis eksperimentas buvo moksliškai pagrįstas ir paverstas metodu.

O 1969 metų spalio 16 dieną pirmą kartą į kosmosą išsiveržė elektros lankas. Taip apie šį išskirtinį įvykį buvo pranešta laikraštyje Izvestija; „Erdvėlaivio „Sojuz-6“ įgula, kurią sudarė pulkininkas leitenantas G. S. Šoninas ir skrydžio inžinierius V. N. Kubasovas, atliko suvirinimo darbų eksperimentus kosmose. Šių eksperimentų tikslas buvo nustatyti įvairių metalų suvirinimo kosmose charakteristikas... Paeiliui buvo atliekami keli automatinio suvirinimo tipai.“ Ir taip-

lee: „Atliktas eksperimentas yra unikalus ir turi didelę reikšmę mokslui ir technologijoms kuriant suvirinimo ir montavimo darbų technologijas erdvėje“ ...

3. Plazminė technologija. Ši technologija yra pagrįsta

naudojant aukštos temperatūros lanką. Ji

apima plazminį suvirinimą, pjovimą, paviršiaus padengimą ir plazminį mechaninį apdorojimą.

Kaip pagerinti lanko veikimą? Tam reikia gauti lanką su didesne energijos koncentracija, t.y., lankas turi būti sufokusuotas. Tai buvo pasiekta 1957-1958 metais, kai Metalurgijos institute. A. A. Baykovas sukūrė plazminio lanko pjovimo įrangą.

Kaip padidinti lanko temperatūrą? Tikriausiai taip pat, kaip jie padidina vandens ar oro srauto slėgį, leisdami jį siauru kanalu.

Per siaurą degiklio antgalio kanalą lankas suspaudžiamas dujų (neutralios, turinčios deguonies) arba dujų mišinio srautu ir įtraukiamas į ploną srovę. Tuo pačiu metu jo savybės smarkiai keičiasi: pasiekia lanko iškrovos temperatūrą

50 000 laipsnių, savitoji galia siekia 500 ar daugiau kilovatų kvadratiniam centimetrui. Plazmos jonizacija dujų kolonoje yra tokia didelė, kad jos elektrinis laidumas yra beveik toks pat kaip metalų.

Suspaustas lankas vadinamas plazmos lanku. Su jo pagalba atliekamas plazminis suvirinimas, pjovimas, nukreipimas, purškimas ir tt Plazmos lankui gaminti buvo sukurti specialūs generatoriai - plazmatronai.

Plazmos lankas, kaip ir įprastas, gali būti tiesioginio arba netiesioginio veikimo. Tiesioginis lankas užsidaro prie ruošinio, netiesioginis lankas užsidaro prie antrojo elektrodo, kuris yra antgalis. Antruoju atveju iš purkštuko išsiveržia ne lankas, o plazmos srovė, atsirandanti dėl kaitinimo lanku ir vėliau plazmą formuojančių dujų jonizacijos. Plazmos srovė daugiausia naudojama plazmos purškimui ir nelaidžių medžiagų apdorojimui.

Lanką supančios dujos taip pat atlieka šilumos apsaugos funkciją.

Didžiausią apkrovą plazminiame degiklyje neša antgalis. Kuo didesnis jo atsparumas karščiui, tuo didesnė srovė gali būti gaunama netiesioginiame plazmatrone. Išorinis plazmą formuojančių dujų sluoksnis yra gana žemos temperatūros, todėl apsaugo antgalį nuo sunaikinimo.

Didelis plazmą formuojančių dujų temperatūros padidėjimas tiesioginiuose plazminiuose degikliuose gali sukelti elektros gedimą ir dvigubo lanko atsiradimą – tarp katodo ir purkštuko bei tarp purkštuko ir gaminio. Tokiu atveju antgalis dažniausiai sugenda.

4. Plazminis suvirinimas. Yra du plazmatronų modeliai. Kai kuriose konstrukcijose dujos tiekiamos išilgai lanko ir pasiekiamas geras suspaudimas. Kitose konstrukcijose dujos dengia lanką spirale, dėl to purkštuko kanale galima išgauti stabilų lanką ir užtikrinti patikimą purkštuko apsaugą sienelės dujų sluoksniu.

Tiesioginiuose plazminiuose degikliuose lankas sužadinamas ne iš karto, nes oro tarpas tarp katodo ir gaminio yra per didelis. Pirmiausia tarp katodo ir purkštuko sužadinamas vadinamasis pilotinis arba pagalbinis lankas. Jis išsivysto iš kibirkštinio išlydžio, kuris atsiranda veikiant osciliatoriaus sukurtai aukšto dažnio įtampai. Dujų srautas išpučia bandomąjį lanką, jis paliečia apdorojamą metalą, o tada pagrindinis lankas užsidega. Po to osciliatorius išjungiamas ir pilotinis lankas užgęsta. Jei taip neatsitiks, gali atsirasti dvigubas lankas.

Suvirinimo sritis plazminio suvirinimo metu, kaip ir kitų rūšių suvirinimo metu, yra apsaugota nuo aplinkos oro poveikio. Tam, be plazmą formuojančių dujų, į specialų antgalį tiekiamos apsauginės dujos: argonas arba pigesnis ir labiau paplitęs anglies dioksidas. Anglies dioksidas dažnai naudojamas ne tik apsaugai, bet ir plazmai formuoti. Kartais plazminis suvirinimas atliekamas po srauto sluoksniu.

Plazminis lankinis suvirinimas gali būti atliekamas automatiškai arba rankiniu būdu. Šiuo metu šis metodas yra gana plačiai paplitęs. Daugelis gamyklų įdiegė aliuminio lydinių ir plieno plazminį suvirinimą. Didelis sutaupymas buvo pasiektas naudojant vienkartinį plazminį aliuminio suvirinimą, o ne daugiatakį argono lankinį suvirinimą.

ki. Suvirinimas atliekamas automatiniu būdu, naudojant anglies dioksidą kaip plazmą formuojančią ir apsauginę medžiagą.

Šiuolaikiniame gyvenime elektros energijos naudojimas tapo plačiai paplitęs. Elektros inžinerijos pasiekimai naudojami visose praktinės žmogaus veiklos srityse: pramonėje, žemės ūkyje, transporte, medicinoje, buityje ir kt. Elektros inžinerijos pažanga turi didelės įtakos radijo inžinerijos, elektronikos, telemechanikos, automatikos, kompiuterių vystymuisi. technologijos – nickai, kibernetika. Visa tai tapo įmanoma pastačius galingas elektrines, elektros tinklus, sukūrus naujas elektros energetikos sistemas, tobulinant elektros prietaisus. Šiuolaikinė elektros pramonė gamina elektros energijos gamybos, perdavimo, konvertavimo, paskirstymo ir vartojimo mašinas ir prietaisus, įvairius elektros įrenginius ir technologinę įrangą, elektros matavimo prietaisus ir telekomunikacijas, automatinių valdymo sistemų reguliavimo, stebėjimo ir valdymo įrangą, medicinos ir mokslinė įranga, elektros prietaisai ir mašinos ir daug daugiau. Pastaraisiais metais toliau plėtojami įvairūs elektrinio apdirbimo būdai: elektrinis suvirinimas, metalų plazminis pjovimas ir paviršiaus padengimas, plazminis mechaninis ir elektros išlydžio apdorojimas. Iš aukščiau pateikto

Akivaizdu, kad išmetimo dujose tyrimas turi didelę reikšmę bendrai mokslo ir technikos pažangai. Todėl nereikia sustoti, bet būtina tęsti tyrimus, ieškant nežinomybės, taip dar labiau skatinant naujų teorijų kūrimą.

Chabarovsko valstybinis pedagoginis universitetas

KURSINIS DARBAS

"LANKOS IŠLAIDOS DUJOSE"

Baigė: studentas 131gr. FMF

Zyuljevas M. N.

Šio išlydžio šviesos srovės kanalas buvo lankinis, dėl kurio atsirado pavadinimas D. r.

D. r. prieš tai vyksta trumpas nestacionarus procesas erdvėje tarp elektrodų – iškrovos tarpas. Šio proceso trukmė (D. r. nustatymo laikas) dažniausiai lanko iškrova 10 -6 -10 -4 sek priklausomai nuo dujų slėgio ir rūšies, išleidimo tarpo ilgio, elektrodų paviršių būklės ir kt. D. r. gaunamas jonizuojant dujas išleidimo tarpelyje (pavyzdžiui, naudojant pagalbinį, vadinamąjį uždegimo elektrodą). Kitais atvejais, norint gauti D. r. pašildykite vieną ar abu elektrodus iki aukštos temperatūros arba atskirkite uždarytus elektrodus trumpam laikui elektrodai. D. r. taip pat gali atsirasti dėl elektros (žr. Elektros gedimas) iškrovos tarpo gedimo trumpalaikiu staigiu įtampos padidėjimu tarp elektrodų. Jei gedimas įvyksta esant artimam atmosferos slėgiui, tada nestacionarus procesas Ankstesnė iškrova yra kibirkšties iškrova.

Tipiniai parametrai D. r. Dėl D. r. pasižymi nepaprasta formų įvairove: jis gali atsirasti esant beveik bet kokiam dujų slėgiui – nuo ​​mažesnio nei 10–5 mmHg Art. iki šimtų atm; potencialų skirtumas tarp elektrodų D. r. gali būti nuo kelių voltų iki kelių tūkstančių voltų (aukštos įtampos D.r.). D. r. gali atsirasti ne tik esant pastoviai, bet ir esant kintamajai įtampai tarp elektrodų. Tačiau kintamosios įtampos pusės ciklas paprastai yra daug ilgesnis nei laikas, kurio reikia įtampai nustatyti, todėl kiekvieną elektrodą galima laikyti katodu per vieną pusę ciklo, o kaip anodu kitą pusę. ciklas. Skiriamieji bruožai visų formų D. r. (glaudžiai susiję su elektronų emisijos iš katodo pobūdžiu tokio tipo išlydžio metu) yra maža katodo kritimo vertė (žr. Katodo kritimą) ir didelis srovės tankis katode. Katodo kritimas D. r. paprastai pagal darbinių dujų jonizacijos potencialą (žr. Jonizacijos potencialą) arba net mažesnis (1-10 V); Srovės tankis prie katodo yra 10 2 - 10 7 a/cm2. Esant tokiam dideliam srovės tankiui, srovės stipris D. r. dažniausiai irgi dideli – apie 1-10 a ir aukštesnėmis, o kai kuriomis D. r formomis. pasiekia daugybę šimtų ir tūkstančių amperų. Tačiau yra ir D. r. esant mažam srovės stipriui (pavyzdžiui, D. R. su gyvsidabrio katodu gali degti esant 0,1 srovės stiprumui a ir žemiau).

Elektroninė emisija D. rub. Esminis skirtumas tarp D. r. iš kitų tipų stacionarių elektros iškrova dujose slypi elementarių procesų, vykstančių katode ir artimoje katodo srityje, prigimtis. Jei švytinčioje išlydyje (Žr. Švytėjimo išlydis) ir neigiamoje vainiko išlydyje (Žr. Koronos išlydis) atsiranda antrinė elektronų emisija, tai D. r. elektronai išskrenda iš katodo terminės emisijos (žr. terminė emisija) ir lauko emisijos (dar vadinama tunelio emisija (žr. Tunelio emisija)) procesuose. Kai į D. r. Tik pirmasis iš šių procesų vadinamas terminiu. Termioninės emisijos intensyvumą lemia katodo temperatūra; todėl dėl terminio D. r. būtina, kad katodas arba atskiros jo dalys būtų įkaitintos iki aukštos temperatūros. Toks šildymas atliekamas katodą prijungus prie pagalbinio energijos šaltinio (Dr. su išoriniu šildymu; D.r. su dirbtiniu šildymu). Thermionic D. r. Taip pat atsiranda, kai katodo temperatūrą pakankamai padidina išlydžio tarpelyje susidarančių teigiamų jonų smūgiai, kuriuos elektrinis laukas pagreitina link katodo. Tačiau dažniau su D. r. Be dirbtinio šildymo, terminės emisijos intensyvumas yra per mažas, kad būtų išlaikytas iškrovimas, o lauko emisijos procesas vaidina svarbų vaidmenį. Šių dviejų emisijų tipų derinys vadinamas šiluminio lauko emisija.

Lauko spinduliavimui iš katodo reikia, kad jo paviršiuje būtų stiprus elektrinis laukas. Toks laukas D. r. yra sukuriamas teigiamų jonų tūrinio krūvio, pašalintų iš katodo atstumu, atitinkančiu šių jonų vidutinio laisvojo kelio eilę (žr. Vidutinį laisvąjį kelią) (10 -6 -10 -4 cm). Skaičiavimai rodo, kad lauko emisija negali savarankiškai palaikyti D. r. ir visada, vienokiu ar kitokiu laipsniu, yra lydimas terminės emisijos. Dėl sunkumų tiriant procesus ploname beveik katodo sluoksnyje esant dideliam srovės tankiui, eksperimentiniai duomenys apie lauko emisijos vaidmenį D.R. Dar nepakankamai sukaupta. Teorinė analizė dar negali patenkinamai paaiškinti visų reiškinių, pastebėtų įvairiose D. r. formose.

D. r. požymių santykis. ir emisijos procesai. Sluoksnis, kuriame atsiranda elektrinis laukas, sukeliantis lauko emisiją, yra toks plonas, kad nesukuria didelio potencialų skirtumo prie katodo kritimo. Tačiau, kad šis laukas būtų pakankamai stiprus, jonų tūrinis krūvio tankis prie katodo, taigi ir jonų srovės tankis, turi būti didelis. Termioninė emisija gali atsirasti ir esant mažai kinetinei jonų energijai prie katodo (t. y. esant mažam katodo dažniui), tačiau tokiomis sąlygomis jai reikalingas didelis srovės tankis – kuo labiau katodas įkaista, tuo daugiau jonų bombarduoja jį. . Tai., skiriamieji bruožai D. r. (mažas katodo kritimas ir didelis srovės tankis) atsiranda dėl beveik katodinių procesų.

Plazma D. r. Išleidimo tarpas D. r. užpildyta plazma, susidedanti iš elektronų, jonų, neutralių ir sužadintų atomų bei darbinių dujų ir elektrodo medžiagos molekulių. Vidutinės skirtingų tipų dalelių energijos plazmoje D. r. gali būti kitoks. Todėl kalbant apie elektrono temperatūrą, išskiriama joninė temperatūra, elektronų temperatūra ir neutralaus komponento temperatūra. Jei šios temperatūros yra lygios, plazma vadinama izotermine.

Išlaikomas D. r. D. r vadinamas priklausomas. su dirbtiniu katodo šildymu, nes tokio iškrovimo negalima palaikyti naudojant savo energiją: kai išjungtas išorinis šaltinis jis užgęsta kai kaitina. Iškrova lengvai užsidega be pagalbinių uždegimo elektrodų. Didinant įtampą tokio D. r. pirma, jis sustiprina savo srovę iki vertės, nustatytos pagal katodo šilumos spinduliuotės intensyvumą tam tikroje švytėjimo temperatūroje. Tada iki tam tikros kritinės įtampos srovė išlieka beveik pastovi (vadinamasis laisvasis režimas). Įtampai viršijus kritinę įtampą, pasikeičia katodo emisijos pobūdis: joje didelį vaidmenį pradeda vaidinti Fotoelektrinis efektas ir antrinė elektronų emisija (teigiamų jonų energijos tampa pakankama išmušti elektronus iš katodo). Dėl to smarkiai padidėja iškrovimo srovė - ji pereina į nelaisvės režimą.

Tam tikromis sąlygomis D. r. su dirbtiniu šildymu ir toliau nuolat dega, kai įtampa tarp elektrodų sumažėja iki verčių, mažesnės už ne tik darbinių dujų jonizacijos potencialą, bet ir mažiausią jų sužadinimo potencialą. Ši forma D. r. vadinamas žemos įtampos lanku. Jo egzistavimas atsiranda dėl to, kad šalia katodo atsiranda didžiausias potencialas, viršijantis anodo potencialą ir artimas pirmajam dujų sužadinimo potencialui, dėl kurio tampa įmanoma laipsniška jonizacija (žr.

Nepriklausomas D. r. Išlaikant tokį D. r. atliekama dėl pačios iškrovos energijos. Ant ugniai atsparių katodų (volframo, molibdeno, grafito) nepriklausomas D. r. yra grynai terminio pobūdžio – bombarduojant teigiamais jonais katodas įkaista iki labai aukštos temperatūros. Žemo lydymosi katodo medžiaga intensyviai išgaruoja per D. r.; išgaravimas atvėsina katodą, o jo temperatūra nepasiekia reikšmių, kurioms esant iškrova gali būti palaikoma vien tik termine emisija - kartu su juo atsiranda lauko emisija.

Nepriklausomas D. r. gali egzistuoti tiek esant itin žemam dujų slėgiui (vadinamiesiems vakuuminiams lankams), tiek esant dideliam slėgiui. Nepriklausomo D. r plazma. žemam slėgiui būdingas neizotermiškumas: jonų temperatūra tik nežymiai viršija neutralių dujų temperatūrą erdvėje, supančioje iškrovos sritį, o elektronų temperatūra siekia keliasdešimt tūkstančių laipsnių, o siauruose vamzdeliuose ir esant didelėms srovėms – šimtus. iš tūkstančių. Tai paaiškinama tuo, kad judresni elektronai, gaudami energiją iš elektrinio lauko, retų susidūrimų metu nespėja jos perduoti sunkiosioms dalelėms.

Į D. r. aukšto slėgio plazma yra izoterminė (tiksliau, kvazizoterminė, nes, nors visų komponentų temperatūros yra vienodos, skirtingose ​​plazmos kolonėlės vietose temperatūra nėra vienoda). Ši forma D. r. pasižymi dideliu srovės stiprumu (nuo 10 iki 10 3 A) ir aukšta plazmos temperatūra (apie 10 4 KAM). Aukščiausios temperatūros tokioje D. r. pasiekiami aušinant lanką skysčio ar dujų srautu - „aušinto lanko“ srovės kanalas tampa plonesnis ir, esant tokiai pačiai srovės vertei, labiau įkaista. Būtent ši forma D. r. vadinamas elektros lanku – veikiamas išoriškai nukreiptų arba konvekcinių dujų srautų, kuriuos sukelia pati iškrova, srovės kanalas D. r. lenkimai.

Katodinės dėmės. Nepriklausomas D. r. Žemo lydymosi katodai išsiskiria tuo, kad jame elektronų šiluminė autoemisija vyksta tik iš nedidelių katodo plotų – vadinamųjų katodo dėmių. Maži šių dėmių dydžiai (mažiau nei 10–2 cm) sukelia suspaudimo efektas – srovės kanalo susitraukimas savaime magnetinis laukas. Srovės tankis katodo taške priklauso nuo katodo medžiagos ir gali siekti dešimtis tūkstančių a/cm2. Todėl katodo taškuose vyksta intensyvi erozija - iš jų 10 6 greičiu išskrenda katodinės medžiagos garų srovės. cm/sek. D. r metu susidaro ir katodo dėmės. ant ugniai atsparių katodų, jei darbinis dujų slėgis yra mažesnis nei apytiksliai 10 2 mmHg Art. Esant didesniam slėgiui, šiluminio lauko emisija D. r. katodinėms dėmėms chaotiškai judant palei katodą, jis virsta termionine spinduliuote. be katodo taško.

D. r. prašymai. D. r. plačiai naudojamas lankinėse krosnyse (žr. lankinę krosnį) metalams lydyti, dujų išlydžio šviesos šaltiniuose (žr.), elektriniame suvirinime (žr. Elektrinis suvirinimas) ir naudojamas kaip plazmos šaltinis plazmatronuose. Įvairios formos D. r. atsiranda dujomis užpildytuose ir vakuuminiuose elektros srovės keitikliuose (gyvsidabrio srovės lygintuvuose (žr. Srovės lygintuvą), dujiniuose ir vakuuminiuose elektros jungikliuose (žr. Elektrinis jungiklis) ir kt.). D. r. su dirbtiniu katodo kaitinimu naudojamas liuminescencinėse lempose (žr. Liuminescencinę lempą), Gazotron ah, Thyratron ah, jonų šaltinius ir elektronų pluoštų šaltinius.

Lit.: Elektra dujose. Nuolatinė srovė, M., 1971; Kesaev I.G., Katodiniai elektros lanko procesai, M., 1968; Finkelnburg V., Mecker G., Elektros lankai ir terminė plazma, vert. iš vokiečių kalbos, M., 1961 m. Engel A., Jonizuotos dujos, trans. iš anglų k., M., 1959; Kaptsov N. A., Elektros reiškiniai dujose ir vakuume, M.-L., 1947 m.

A.K. Musinas.

Didelis Sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .

lanko išlydis- lankinis išlydis; industrija lanko formos iškrova; voltinis lankas Elektrinis išlydis, kurio elektrinį lauką iškrovos tarpelyje daugiausia lemia erdvės krūvių dydis ir vieta jame, kuriam būdingas mažas katodas ... ... Politechnikos terminų aiškinamasis žodynas

Elektros iškrova dujose, kuriai būdingas didelis srovės tankis ir nedidelis potencialo kritimas šalia katodo. Palaikoma termone arba lauko spinduliuote iš katodo. Dujų temperatūra lankinio išleidimo kanale esant... ... Didysis enciklopedinis žodynas

LANKO IŠLYDYMAS- vienas iš nepriklausomų elektros iškrovų dujose tipų, pasižymintis didelio tankio srovė. Jonizuotos dujos, įkaitintos iki aukštos temperatūros kolonėlėje tarp elektrodų, prie kurių elektros įtampa, yra… … Didžioji politechnikos enciklopedija

lanko išlydis- lankinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. lankinis išlydis; elektros lankas dujų vok. Bogenentladung, f rus. lankinis išlydis, m; lankinis išlydis dujose, m pranc. decharge d'arc, f; décharge en régime d'arc, f; décharge par arc, f … Fizikos terminų žodynas

Elektros iškrova dujose, deginant beveik bet kokiam dujų slėgiui, viršijančiam 10 2 10 3 mm Hg. Art.; pasižymi dideliu srovės tankiu katode ir nedideliu potencialo kritimu. V. V. Petrovas pirmą kartą pastebėjo ore 1802 m. enciklopedinis žodynas

Elektros lankas ore Elektros lankas fizinis reiškinys, vienas iš elektros iškrovos dujose tipų. Sinonimai: voltinis lankas, lankinis išlydis. Pirmą kartą jį aprašė 1802 metais rusų mokslininkas V. V. Elektros lankas yra... ... Vikipedija

lanko išlydis- lankinis išlydis statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. lankinis išlydis vok. Bogenentladung, f; Lichtbogenentladung, f rus. lankinis išlydis, m pranc. iškrovimas d lankas, f; décharge en arc, f … Automatikos terminalų žodynas

lanko išlydis- lankinis išlydis statusas T sritis chemija apibrėžtis Savaiminio elektros išlydžio dujose rūšis. atitikmenys: angl. lankinis išlydis rus. lanko išlydis... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas