Žaibas – tai gumulinio debesies elektrostatinio krūvio kibirkštinis išlydis, lydimas akinančio blyksnio ir aštraus garso (griaustinio). Taigi, turėtume išsamiai apsvarstyti išlydžių klasifikaciją ir suprasti, kodėl žaibas blykčioja.
Išmetimų rūšys
tamsus (Townsend);
karūna;
kibirkštis
Kibirkštinis iškrovimas
Šiai iškrovai būdinga protarpinė forma (net naudojant šaltinius DC). Paprastai jis atsiranda dujose, kurių slėgis yra panašus į atmosferos slėgį. Natūraliame gamtinės sąlygos kibirkštinis išlydis stebimas žaibo pavidalu. Išoriškai kibirkštinis išlydis – tai krūva ryškių zigzago šakojančių plonų juostelių, kurios akimirksniu prasiskverbia pro iškrovos tarpą, greitai užgęsta ir nuolat keičia viena kitą. Šios juostelės vadinamos kibirkšties kanalais. Jie prasideda ir nuo teigiamo, ir nuo neigiamo, ir nuo bet kurio tarpinio taško. Kanalai, besivystantys iš teigiamo elektrodo, turi aiškius siūlus primenančius kontūrus, o iš neigiamo elektrodo besivystantys kanalai turi išsklaidytus kraštus ir smulkesnius išsišakojimus.
Nes Kadangi esant dideliam dujų slėgiui atsiranda kibirkšties iškrova, užsidegimo potencialas yra labai didelis. (Pavyzdžiui, sausam orui, esant 1 atm. slėgiui ir 10 mm atstumui tarp elektrodų, gedimo įtampa yra 30 kV.) Bet po to, kai išleidimo tarpas tampa „kibirkšties“ kanalu, tarpo varža. tampa labai mažas, kanalu praeina trumpalaikis srovės impulsas didelė jėga, kurio metu vienam iškrovimo tarpui yra tik nedidelis pasipriešinimas. Jei šaltinio galia nėra labai didelė, tada po tokio srovės impulso iškrova sustoja. Įtampa tarp elektrodų pradeda kilti iki ankstesnės vertės, o dujų skilimas kartojamas susidarant naujam kibirkšties kanalui.
Elektrinė kibirkštis atsiranda, jei elektrinis laukas dujose pasiekia tam tikrą specifinę vertę Ek (kritinio lauko stiprumo arba skilimo stiprumą), kuris priklauso nuo dujų rūšies ir jų būsenos. Pavyzdžiui, orui prie normaliomis sąlygomis Ek3*106 V/m.
Ek reikšmė didėja didėjant slėgiui. Tam tikrų dujų kritinio lauko stiprio ir dujų slėgio p santykis išlieka apytikslis esant plačiam slėgio pokyčių diapazonui: Ek/pconst.
Kuo didesnė talpa C tarp elektrodų, tuo ilgesnis įtampos kilimo laikas. Todėl įjungus kondensatorių lygiagrečiai iškrovos tarpui, pailgėja laikas tarp dviejų sekančių kibirkščių, o pačios kibirkštys tampa galingesnės. Per kibirkšties kanalą praeina didelė kibirkštis. elektros krūvis, todėl didėja srovės impulso amplitudė ir trukmė. Esant didelei C talpai, kibirkšties kanalas šviečia ryškiai ir atrodo kaip plačios juostelės. Tas pats atsitinka, kai didėja srovės šaltinio galia. Tada jie kalba apie kondensuotą kibirkšties išlydį arba kondensuotą kibirkštį. Maksimalus stiprumas Impulso srovė kibirkštinio išlydžio metu labai skiriasi, priklausomai nuo iškrovos grandinės parametrų ir sąlygų iškrovos tarpelyje, siekdama kelis šimtus kiloamperų. Toliau didėjant šaltinio galiai, kibirkšties išlydis virsta lankiniu išlydžiu.
Dėl srovės impulso praėjimo per kibirkšties kanalą kanale išsiskiria kibirkštis didelis skaičius energijos (apie 0,1 - 1 J vienam kanalo ilgio centimetrui). Energijos išsiskyrimas siejamas su staigiu slėgio padidėjimu aplinkinėse dujose – susidaro cilindrinė smūginė banga, kurios priekyje temperatūra ~104 K. Taip atsitinka greita plėtra kibirkšties kanalas, kurio greitis yra panašus į dujų atomų šiluminį greitį. Smūgio bangai plintant, temperatūra jos priekyje pradeda kristi, o pats priekis tolsta nuo kanalo ribos. Paaiškinamas smūginių bangų atsiradimas garso efektai, lydintis kibirkštinio išlydžio: būdingas traškėjimas esant silpnoms iškrovoms ir stiprus žaibavimas.
Kai kanalas yra, ypač esant aukštam slėgiui, pastebimas ryškesnis kibirkštinio išlydžio švytėjimas. Švytėjimo ryškumas yra nevienodas kanalo skerspjūvyje ir didžiausias jo centre.
Panagrinėkime kibirkšties išleidimo mechanizmą.
Šiuo metu visuotinai priimta vadinamoji streamerio kibirkštinio iškrovimo teorija, patvirtinta tiesioginiais eksperimentais. Kokybiškai jis paaiškina pagrindinius kibirkštinio išlydžio ypatumus, nors kiekybiškai jis negali būti laikomas užbaigtu. Jei šalia katodo kyla elektronų lavina, tada jos kelyje vyksta dujų molekulių ir atomų jonizacija ir sužadinimas. Svarbu, kad sužadintų atomų ir molekulių skleidžiami šviesos kvantai, sklindantys iki anodo šviesos greičiu, patys sukeltų dujų jonizaciją ir sukeltų pirmąsias elektronų lavinas. Tokiu būdu visame dujų tūryje atsiranda silpnai švytinčios jonizuotų dujų sankaupos, vadinamos srovėmis. Vystymosi procese atskiros elektronų lavinos pasiveja viena kitą ir, susiliedamos, sudaro gerai laidų srovių tiltą. Todėl kitą akimirką veržiasi galingas elektronų srautas, sudarydamas kibirkštinio išlydžio kanalą. Kadangi laidus tiltelis susidaro dėl beveik vienu metu atsirandančių srovių susiliejimo, jo susidarymo laikas yra daug trumpesnis nei laikas, reikalingas atskirai elektronų lavinai nukeliauti atstumą nuo katodo iki anodo. Kartu su neigiamais streameriais, t.y. streameriai, sklindantys nuo katodo iki anodo, yra ir teigiamų srovių, sklindančių priešinga kryptimi.
Laisvieji elektronai tokiame lauke gauna milžiniškus pagreičius. Šie pagreičiai nukreipti žemyn, nes apatinė debesies dalis yra neigiamai įkrauta, o žemės paviršius – teigiamai. Pakeliui nuo pirmojo susidūrimo iki kito elektronai įgyja didelę kinetinę energiją. Todėl susidūrę su atomais ar molekulėmis jie juos jonizuoja. Dėl to gimsta nauji (antriniai) elektronai, kurie, savo ruožtu, yra pagreitinami debesies lauke ir tada susidūrimų metu jonizuoja naujus atomus ir molekules. Atsiranda ištisos greitų elektronų lavinos, kurios sudaro debesis pačiame „apačioje“, plazmos „siūlai“ - srovelė.
Susilieję vienas su kitu, streameriai sukuria plazmos kanalą, per kurį vėliau praeis pagrindinis srovės impulsas. Šis plazmos kanalas, besivystantis iš debesies „apačios“ į žemės paviršių, yra pripildytas laisvųjų elektronų ir jonų, todėl gali gerai praleisti elektros srovė. Jis vadinamas lyderiu, o tiksliau – pakopiniu lyderiu. Faktas yra tas, kad kanalas formuojamas ne sklandžiai, o šuoliais - „žingsniais“.
Kodėl lyderio judėjime yra pauzės, o tuo pačiu ir gana reguliarios, tiksliai nežinoma. Yra keletas laiptuotų lyderių teorijų.
1938 m. Schonlandas pateikė du galimus delsimo paaiškinimus, dėl kurių lyderis yra panašaus pobūdžio. Pagal vieną iš jų elektronai turėtų judėti pirmaujančio srauto (piloto) kanalu. Tačiau kai kuriuos elektronus sugauna atomai ir teigiamai įkrauti jonai, todėl užtrunka šiek tiek laiko, kol atsiranda naujų judančių elektronų, kol atsiranda potencialo gradientas, kurio pakanka srovei tęstis. Remiantis kitu požiūriu, reikia laiko, kad teigiamai įkrauti jonai susikauptų po pagrindinio kanalo galvute ir tokiu būdu sukurtų pakankamą potencialo gradientą. 1944 m. Bruce'as pasiūlė kitokį paaiškinimą, kuris buvo pagrįstas švytėjimo išlydžio į lankinį išlydį vystymu. Jis laikė „koronos iškrovą“, panašią į antgalio iškrovą, esančią aplink pagrindinį kanalą ne tik kanalo gale, bet ir per visą jo ilgį. Jis paaiškino, kad lankinio išlydžio egzistavimo sąlygos bus sukurtos tam tikrą laiką po to, kai kanalas išsivys per tam tikrą atstumą ir dėl to atsiras žingsniai. Šis reiškinys dar nėra iki galo ištirtas ir dar nėra konkrečios teorijos. Bet fiziniai procesai, atsirandantys šalia lyderio galvos, yra gana suprantami. Lauko stiprumas po debesimi gana didelis – jis B/m; erdvėje tiesiai prieš lyderio galvą jis dar didesnis. Lauko stiprumo padidėjimą šioje srityje gerai paaiškina 4 pav., kur brūkšninės kreivės rodo ekvipotencialių paviršių pjūvius, o vientisosios kreivės – lauko stiprumo linijas. Stipriame elektriniame lauke prie lyderio galvos vyksta intensyvi atomų ir oro molekulių jonizacija. Tai atsiranda, pirma, dėl atomų ir molekulių bombardavimo greitais elektronais, kuriuos išskiria iš lyderio (vadinamoji smūginė jonizacija), ir, antra, dėl lyderio skleidžiamos ultravioletinės spinduliuotės fotonų sugerties atomais ir molekulėmis (fotojonizacija). ). Dėl lyderio kelyje pasitaikančių intensyvios atomų ir oro molekulių jonizacijos didėja plazmos kanalas, lyderis juda žemės paviršiaus link.
Atsižvelgiant į sustojimus pakeliui, lyderiui prireikė 10...20 ms, kad pasiektų žemę 1 km atstumu tarp debesies ir žemės paviršiaus. Dabar debesis su žeme sujungtas plazmos kanalu, kuris puikiai praleidžia srovę. Atrodė, kad jonizuotų dujų kanalas trumpam sujungė debesį su žeme. Taip baigiamas pirmasis pradinio impulso vystymosi etapas.
Antrasis etapas vyksta greitai ir galingai. Pagrindinė srovė teka vadovo nutiestu keliu. Srovės impulsas trunka maždaug 0,1 ms. Srovės stiprumas siekia A eilės reikšmes. Išsiskiria reikšminga suma energijos (iki J). Dujų temperatūra kanale pasiekia. Būtent šiuo momentu gimsta neįprastai ryški šviesa, kurią stebime žaibo išlydžio metu, ir griaustinis, kurį sukelia staigus staigaus įkaitusių dujų išsiplėtimas.
Svarbu, kad ir plazmos kanalo švytėjimas, ir kaitinimas vystytųsi kryptimi nuo žemės iki debesies, t.y. iš apačios į viršų. Norėdami paaiškinti šį reiškinį, sąlyginai padalinkime visą kanalą į keletą dalių. Kai tik susiformuoja kanalas (vadovo galva pasiekia žemę), pirmiausia nušoka elektronai, buvę jo žemiausioje dalyje; todėl pirmiausia pradeda šviesti ir sušilti apatinė kanalo dalis. Tada elektronai iš kito (aukštesnės kanalo dalies) veržiasi į žemę; prasideda šios dalies švytėjimas ir kaitinimas. Ir taip palaipsniui – iš apačios į viršų – į judėjimą žemės link įtraukiama vis daugiau elektronų; Dėl to kanalo švytėjimas ir kaitinimas sklinda kryptimi iš apačios į viršų.
Pasibaigus pagrindiniam srovės impulsui, yra pauzė, trunkanti nuo 10 iki 50 ms. Per šį laiką kanalas praktiškai užgęsta, nukrenta jo temperatūra, žymiai sumažėja kanalo jonizacijos laipsnis.
Tačiau debesis vis tiek išlaiko didelį krūvį, todėl naujas vadovas veržiasi iš debesies į žemę, ruošdamas kelią naujam srovės impulsui. Antrojo ir vėlesnių smūgių lyderiai yra ne laiptuoti, o strėlės formos. Strėlės galvutės lyderiai yra panašūs į laiptuoto lyderio žingsnius. Tačiau kadangi jonizuotas kanalas jau egzistuoja, nebereikia piloto ir etapų. Kadangi jonizacija nubraukiamo lyderio kanale yra „senesnė“ nei laiptuoto lyderio, krūvininkų rekombinacija ir difuzija vyksta intensyviau, todėl jonizacijos laipsnis nubraukiamo lyderio kanale yra mažesnis. Dėl to plaukimo lyderio greitis yra mažesnis už atskirų žingsnių lyderio etapų greitį, bet didesnis už piloto greitį. Šveitimo lyderio greičio reikšmės svyruoja nuo iki m/s.
Jei tarp paskesnių žaibo smūgių praeina daugiau laiko nei įprastai, jonizacijos laipsnis gali būti toks mažas, ypač apatinėje kanalo dalyje, kad prireiks naujo piloto, kad iš naujo jonizuotų orą. Tai paaiškina atskirus laiptelių susidarymo apatiniuose lyderių galuose atvejus prieš ne pirmąjį, o vėlesnį pagrindinį žaibo smūgį.
Kaip minėta aukščiau, naujasis lyderis eina pirminio lyderio nubrėžtu keliu. Jis veikia visą kelią nuo viršaus iki apačios be sustojimo (1 ms). Ir vėl seka galingas pagrindinės srovės impulsas. Po dar vienos pauzės viskas kartojasi. Dėl to skleidžiami keli galingi impulsai, kuriuos natūraliai suvokiame kaip vieną žaibo išlydį, kaip vieną ryškų blyksnį.
Pagrindinės prisijungimo prie sistemos sąlygos
Sąnaudos (Nm3/h) 140.544
Sąnaudos (kg/h) 192 000
H2O dujose (tūrio proc.) 2.3
CO2 dujose (tūrio proc.) 12.4
O2 dujose (tūrio proc.) 3.7
Temperatūra (°C) 270
Darbo valandos (val. per metus) 8 760
Projektinis darbinis slėgis Teigiamas
Dulkių apkrova sistemos įleidimo angoje PM (mg/Nm3) 512
Garantuotas išėjimo dulkių lygis PM (mg/Nm3) 10
PM sistemos dulkių šalinimo efektyvumas (%) 98,05
Kita
Taršos šaltinis kačių įtrūkimai
Numatomos energijos sąnaudos (kW) 136
Sąnaudos pilnos apkrovos (kW) 279
Bendras slėgio nuostolis (mm, st)
Pristatymo apimtis
Elektrostatinis nusodintuvas (elektrostatinis nusodintuvas):
Siūlome jums vieną modulinį elektrostatinį nusodintuvą, Modelis 39R-1330-3712P, kuris apima visas plokštes, išleidimo elektrodus, stogo sekcijas, izoliacinius skyrius, įėjimo duris, visus vidinius komponentus ir maitinimo šaltinius, kad būtų sukurtas pilnas oro taršos kontrolės modulis.
Elektrostatinis nusodintuvas turės šias dizaino ypatybes:
Slėgio kritimas (mm st) 12.7
Projektinė konstrukcijos temperatūra (gr C) 371
Projektinis konstrukcijos slėgis (mm st) +/- 890
Bunkerio tūris (m3) 152
Bunkerių skaičius 3
Kaklo matmenys 457 x 864
Dujų kanalų skaičius 39
Transformatoriaus išėjimo įtampa (kV) 55
Transformatoriaus išėjimo srovė (mA) 1100
Transformatorių skaičius 3
Naujos, sunkesnio dizaino nusodinimo plokštės, pagamintos iš kieto plieno lakštų, kurių storis ne mažesnis kaip 18 mm. Lakštai turi tvirtesnį standumo reljefą dėžutės pavidalu, sutvirtintais standinimo briaunomis, kurios sudaro sklandų dujų srautą ant plokštės paviršiaus, kad būtų sumažintas jų pakartotinis įstrigimas. Tiek viršutiniai, tiek apatiniai kreiptuvai, standikliai ir tvirtinimo detalės užtikrins plokščių išlygiavimą, kompensuos šiluminis plėtimasis. Plokštės bus skirtos maksimali temperatūra iki 371°C
Konstrukcija suteikia elektromagnetinius keltuvus ir kratytuvus su gravitaciniu poveikiu. Kratymo sistemos bus sukurtos taip, kad veiktų automatiškai ir bus sukurtos taip, kad būtų sumažinta dalelių recirkuliacija. Kratytuvo veikimo parametrai turės reguliuojamas dažnio ir intensyvumo charakteristikas.
Konstrukcijoje yra standūs elektrodai, kurie bus pagaminti iš besiūlio vamzdžio, kurio sienelės storis 1,7 mm, su tolygiai paskirstytais vainikiniais kaiščiais, privirintais prie vamzdžio. Elektrodų lygis yra stabilizuotas, kad veiktų visuose nusodintuvo temperatūros diapazonuose.
Kiekvienas išlydžio elektrodo rėmas vibruos individualiai, o sistema bus suprojektuota taip, kad būtų galima keisti tiek vibracijos trukmę, tiek dažnį.
Nusodintuve yra pakopiniai transformatoriai/lygintuvai. Kiekvienas komplektas sumontuotas išorėje, su alyvos izoliacija, o lygintuvas aušinamas oru. Transformatorius ir lygintuvai yra vienoje talpykloje.
Transformatorius bus aprūpintas įžeminimo jungikliu ir raktiniu užraktu. Kiekvienas rinkinys bus skirtas maksimaliai +45 laipsnių C temperatūrai (maksimaliai temperatūrai aplinką+50 laipsnių C).
Aukštos įtampos izoliatoriai yra cilindriniai, veikiami gniuždomosios apkrovos.
Izoliatoriai yra porcelianiniai, glazūruoti viduje ir išorėje, turi įžeminimo gnybtus. Izoliatoriai yra už dujų apdorojimo zonos ir valomi prapūtimo oru.
Nusodintuvas turi raktinius nuoseklius saugos užraktus, kad būtų išvengta prieigos prie bet kokios aukštos įtampos įrangos neatrakinus maitinimo šaltinio ir neįžeminant aukštos įtampos įrangos. Bus užrakinta ši įranga: visos nusodintuvo greito priėjimo durys, transformatorius/lygintuvas ir aukštos įtampos automatiniai jungikliai.
Į tiekimo komplektą įeina suvirinti atmosferos poveikiui atsparūs atskiri izoliatorių skyriai izoliatoriams. Į izoliacinius skyrius bus galima patekti per duris su apsauginiais užraktais, kad būtų išvengta patekimo į visas aukštos įtampos zonas, nebent nusodintuvas bus išjungtas ir įžemintas.
Elektrostatinio nusodintuvo korpusas bus pagamintas iš 4,8 mm storio plieno ASTM A-36 su išoriniais ASTM A-36 konstrukciniais standikliais, kurie sustiprina konstrukciją, kad atlaikytų vidinį slėgį, vėją ir kitas apkrovas. Korpusas sandarinamas suvirinant, kad susidarytų visiškai dujoms nepralaidi konstrukcija.
Nusodintuve yra dėžės su skersiniu padėklu. Kiekvienas bunkeris pagamintas iš 3,8 mm storio ASTM A-36 plieno, kuris sutvirtintas ASTM A-36 briaunomis. Kiekvienas bunkeris sukurtas taip, kad išlaikytų savo svorį, kai jis užpildytas dalelėmis. Dalelių tankis yra 1041 kg/m3 konstrukcijų ekranavimui ir 320 kg/m3 bunkerio dydžiui. Be to, šiukšliadėžės turės pakankamai talpos dalelėms, surinktoms per mažiausiai 12 veikimo valandų. Šonas bus nuožulnus, kad bunkerio sienelės kampas būtų bent 60 laipsnių nuo horizontalios. Galinis kampas bus sureguliuotas taip, kad bunkerio kampas būtų ne mažesnis kaip 55 laipsniai.
Nusodintuvo atramos: Nusodintuvą sudarys visos plieninės konstrukcijos su savaime tepančiomis slankiojančiomis plokštėmis tarp nusodintuvo ir atraminės konstrukcijos. Konstrukcija bus suprojektuota taip, kad tarp bunkerio išleidimo angos ir žemės būtų 2438–0 mm atstumas.
Jungtys: Nusodintuve yra flanšinės įėjimo ir išleidimo jungtys. Vamzdžiai pagaminti iš ASTM A-36 plieno su išoriniais standikliais.
Įleidimo vamzdis: įleidimo vamzdis yra horizontalus piramidės tipo įvadas, kurio apatinis vamzdžio kampas yra 45 laipsnių nuo horizontalės. Įleidimo antgalyje yra trys paskirstymo įtaisai, užtikrinantys vienodą srautą per nusodintuvą. Išorinės prieigos prie vamzdžio organizavimas nereikalingas.
Išleidimo anga: išleidimo anga yra horizontalios piramidės tipo, o apatinis išleidimo angos kampas yra 60° nuo horizontalės. Išleidimo vamzdyje yra srauto paskirstymo įtaisas, užtikrinantis tolygų srautą per elektrostatinį nusodintuvą. Prieigos nereikia.
Šilumos izoliacija ir išorinė danga: gamintojas pasirūpins gamyklos elektrostatinio nusodintuvo šilumos izoliacija (įskaitant korpusą, bunkerį, įleidimo ir išleidimo vamzdžius). Visus paviršius, išskyrus elektrostatinio nusodintuvo stogą, izoliuos 76 mm storio 128 kg/m3 tankio mineralinė vata. Nusodintuvo stogas bus apšiltintas 152 mm 128 kg/m3 tankio mineraline vata ir 51 mm stiklo pluošto izoliacija virš standumo, o po to padengtas 6,4 mm storio „languotos plokštės“ korpusu.
Elektrostatinio nusodintuvo įėjimo, išleidimo angos ir šonų izoliacija bus padengta nedažytu 0,8 mm storio 3003 tipo aliuminio lakštu, 1 x 4 dėžės briaunuotu aliuminio lakštu arba dažytu gofruotu plienu. Lakštai bus montuojami vertikaliai ir padengs visas siūles vienoje sekcijoje. Šiukšliadėžių šiluminė izoliacija bus padengta nedažytu 0,8 mm storio 3003 tipo aliuminio lakštu, 1 x 4 dėžės briaunuotu aliuminio lakštu arba dažytu gofruotu plienu. Visos stogo jungtys taip pat bus padengtos plokščiomis medžiagomis.
Dangos medžiaga bus tvirtinama naudojant TEK Nr. 4.5 12-24 x 1¼" oro sąlygų tvirtinimo varžtus su neopreno poveržlėmis. Visos lakštų ir lakštų jungtys bus pagamintos naudojant ¼ - 14 x 7/8" kaiščius su neopreno poveržlėmis. Visos stogo siūlės bus sandarinamos skaidriu silikoniniu sandarikliu.
Dažymas: Gamintojas dažys konstrukcines atramas, prieigos liukus, izoliacijos skyrius, turėklus ir išorinis paviršius stogas su vienu sluoksniu raudono grunto ir vienu sluoksniu pramoninių emalio dažų. Visi įkaitę metaliniai paviršiai, kurie bus atviri po šilumos izoliacijos užbaigimo, bus nudažyti aukštos temperatūros juodais dažais. Visi laiptai, platformos (įskaitant atramas) ir turėklai saugumo sumetimais bus nudažyti geltona spalva.
ELEKTRINIS VALDYMAS: toliau elektros įranga valdymas bus numatytas projekte.
Įrangos ant stogo apsaugos klasė: 4 apsaugos klasė nustatyta pagal EEMAC nusodintuvo stogo įrangai, ty nusodinimo plokščių kratytuvo valdymo pultui ir elektrodinio vibratoriaus valdymo pultui.
Pūstuvo valdymo skydelis: EEMAC 4 klasės stoge montuojamas orapūtės valdymo pultas bus su įmontuotu starteriu ir paleidimo/išjungimo valdikliais.
T/R valdiklis: kiekviename aukštos įtampos transformatoriuje/lygintuve bus įrengtas mikroprocesorinis valdymo pultas EEMAC 12 klasės skydelyje, o skydelis montuojamas kliento valdymo kambaryje. Visi skydo komponentai bus pasiekiami techninei priežiūrai pro atverčiamas priekines duris. Įtampos valdymas bus visiškai automatinis su papildomu rankiniu valdymu. Tiek rankinė, tiek automatinė sistema užtikrins visišką valdymą. Lanko slopinimą užtikrins srovės ribojimo įtaisas, skirtas sumažinti įtampą, kai nusodintuve yra kibirkštis. Valdikliai skirti maksimaliai 40°C aplinkos temperatūrai. Visi skydų korpusai yra pagaminti iš 2,8 mm plieno ir nudažyti ASA 61 pilka emaliu. Kiekvienam transformatoriui / lygintuvui suteiksime nuotolinį grafinį įtampos valdiklį (GVC). Kiekvienas GVC valdiklis bus montuojamas ant priekinės atskiros aukštos įtampos valdymo dėžutės skydelio. Grafinis valdiklis pateikia stulpelių diagramą ir skaitmeninius pirminės ir antrinės įtampos bei srovių rodmenis, taip pat kW galią, kibirkšties generavimą, SCR (Silicon Controlled Rectifier) laidumo kampą ir T/R būseną kliento valdymo kambario plotas. GVC valdymo bloke bus pateikti aliarmai dėl viršsrovių AC, T/R perkaitimas, SCR aukšta temperatūra, SCR disbalansas, atminties praradimas, nuolatinės srovės žema įtampa ir nuolatinės srovės viršįtampis. Pagrindinis meniu yra skirtas veikimo funkcijoms pasirinkti ir trikčių šalinimui. Grafikos valdiklio ekrane yra 16 eilučių iš 40 simbolių. Prietaisas gali sukurti įtampos / srovės kreives, 24 valandų tendencijų grafikus ir 30 minučių tendencijų grafikus. Operatorius gali nuotoliniu būdu nustatyti visus nusodintuvo parametrus, pvz., atsukimą, kėlimo greitį, srovės ribą ir kt. Pagalbos eilutėje pateikiamas tekstas, kad būtų galima atlikti visus nustatymus. Kiekvienas valdiklis taip pat turės tris indikatorius šalia kiekvieno GVC. Šie indikatoriai skirti rodyti įjungtą valdymą, įjungtą HV ir pavojaus signalą.
Srovės ribojimo reaktorius: Kiekvienam transformatoriui/lygintuvui bus 3R apsaugos klasės pagal EEMAC srovę ribojantis reaktorius, kuris bus pastatytas šalia transformatoriaus/lygintuvo.
Gamykloje sumontuota elektros įranga: Gamintojo gamykloje sumontuosime transformatorius/lygintuvus ir sumontuosime aukštos įtampos magistralės kanalus ir magistralės padėklus. Suteiksime vamzdžių ir kabelių valdymą iš ant stogo esančio valdymo pulto / paskirstymo skydelio (PCDP) kratytuvams, vibratoriams ir orapūtėms. Sumontuosime visus aukštos įtampos izoliatorius, vibracijos izoliatorius ir maitinimo izoliatorius. Visoms stogo jungtims tieksime ir sumontuosime gnybtų dėžutes (už pradines prijungimo sąlygas atsako užsakovas).
Laidinis laidas
Mes naudojame šių tipų toliau pateiktų jungčių laidai (pasiliekame teisę pakeisti toliau pateiktą XLPE laidą):
Kabeliniai kabeliniai kanalai
Šis kabelis naudojamas tarp plokščių ir jungiamųjų dėžių ant stogo bei tarp šių jungiamųjų dėžių ir kratytuvų, pūstuvų ir vibratorių gnybtų. Kanalų nominali talpa bus 40 % pagal N.E.C.
THHN/MTW/THWN-2/T90 varinis laidininkas
Underwriters Laboratories standartai UL-83, UL-1063, UL-758
AWM specifikacija 1316, 1317, 1318, 1319, 1320, 1321
ASTM sukimo klasė B3, B8, B787
Federalinė specifikacija A-A-59544
Kanados asociacijos standartas C22.2 Nr. 75
NEMA WC70/ICEA S-95-658
Elektros ir elektronikos inžinierių institutas ARRA 2009 m.; 1605 skyrius
Laidininkas: suvytiniai variniai laidai pagal ASTM-B3, ASTM-B787 ir ASTM-B8
Izoliacija: spalvotas polivinilchloridas (PVC), atsparus karščiui ir drėgmei, ugniai atsparus junginys pagal UL-1063 ir UL-83
Apvalkalas: tvirtas poliamidas, nailonas pagal UL-1063 ir UL-83. Slidus, nailoninis išorinis apvalkalas, kad būtų lengva traukti. VW-1 yra 14 AWG – 8 AWG. Visi dydžiai yra atsparūs benzinui ir alyvai.
Taikymas: tipinis THHN/THWN-2 konstrukcijos laidas yra skirtas bendrosios paskirties naudojimui, kaip apibrėžta Nacionaliniame elektros kodekse (NEC). THHN/THWN-2 tipas yra patvirtintas naujai statyti arba permontuoti 600 voltų įtampai. Naudojimas, kuriam reikalingas THHN arba THWN-2 tipas: laidininkas tinkamas naudoti drėgnose arba sausose vietose, kurių temperatūra ne aukštesnė kaip 90°C arba ne aukštesnė kaip 75°C alyvoje ar šaltnešiuose. Naudojimas, kuriam reikalingas MTW tipas: Laidininkas tinkamas naudoti sausose patalpose esant 90°C temperatūrai arba neturi viršyti 60°C drėgnose patalpose arba esant alyvai ar aušinimo skysčiams. Naudojimas, kuriam reikalingas AWM tipas: Laidininkas tinkamas naudoti ne aukštesnėje kaip 105°C temperatūroje sausose vietose.
Vibracijos izoliacijos laidas
Šis laidas naudojamas tarp kanalų jungiamųjų dėžių ir kratytuvų, pūstuvų ir vibratorių.
SOOW/SJOOW 90ºC juodas ROHS
Inžinerinė specifikacija / standartai:
UL standartas 62
NEC 501.140 straipsnis I klasė. 2
NEC 400 straipsnis
CSA C22.2 Nr. 49
CSA FT2 liepsnos bandymas
EPA 40 CFR 26 dalies C poskyrio sunkieji metalai 1 lentelė TCLP metodas
Laidininkas: 18 AWG – 10 AWG K klasės plikas varis pagal ASTM B-174
Izoliacija: EPDM
Korpusas: CPE
Legenda: SOOW E54864 (UL) 600V -40C IKI 90C -- CSA LL39753 SOOW 600V -40C IKI 90C FT2 Atsparus vandeniui P-07-KA070018-1-MSHA
Paskirtis: Pagaminta naudojant pažangius sintetinio kaučiuko junginius, kad būtų galima veikti nuo -40°C iki 90°C temperatūroje ir puikiai atsparus liepsnai, deformacijai, ozonui, alyvoms, rūgštims ir cheminėms medžiagoms. SOOW turi dilimui ir alyvai atsparią izoliaciją ir korpusą. SOOW yra lankstus žemoje temperatūroje ir išskirtinai lankstus normaliomis sąlygomis elektros varikliams, nešiojamoms lempoms, akumuliatorių įkrovikliams, nešiojamiesiems apšvietimo įrenginiams ir nešiojamai įrangai. Nacionalinio elektros kodekso 400 skirsnis, priedas.
Viela plokščių sujungimui
Šis laidas naudojamas įvairių komponentų prijungimui skydų viduje (jungikliai, šviestuvai, plc, blokai, saugikliai, gnybtai ir kt.).
MIL-W-16878/2 C tipo laidas (M16878/2 laidas) / Mil-DTL-16878/2
Inžinerinė specifikacija / standartai:
UL VW-1 liepsnos bandymas
RoHS prijungimo viela RoHS atitiktis
MIL-W-16878/2 C tipo laidas (M16878/2 laidas)
Aprašymas:
Laidininkas: alavuotas varis, vientisas ir suvytas
Izoliacija: polivinilchloridas (PVC), spalvotas
Naudojimas: Jungiamasis laidas atitinka UL VW-1 liepsnos testą ir yra naudojamas įvairiose pramonės šakose, kurioms reikalingas aukštos temperatūros laidas, kuris taip pat gali atlaikyti atšiaurias sąlygas. Dėl savo dydžio, nedegių medžiagų ir atsparumo cheminių medžiagųĮprastas MIL-Spec laidų pritaikymas apima sudėtingos programos karinei ar aviacijos pramonei. Viela taip pat gali būti naudojama vidiniams elektroninės įrangos laidams. Laido temperatūros diapazonas yra nuo -55°C iki +105°C (M16878/2 tipas C) ir 1000 voltų. Visi MIL Spec kabelių tipai turi puikų temperatūros diapazoną ir įtampą. M16878E jungiasi prie laidinių programų: karinė įranga, maitinimo laidas, elektros prietaisų laidai ir medicininė elektronika. M16878EE gali būti naudojamas elektroninis naudojimas patvariose srityse, kur susiduriama su aukšta temperatūra, ir yra labai patikimas OEM produktas. M16878ET naudojamas aviacijos erdvėje, pramonėje, karinėje ir daugelyje kitų komercinių rinkų.
Tikslai ir garantijos
APIBRĖŽIMAS: Mūsų siūloma įranga projektavimo sąlygomis ir 512 mg/Nm3 įvesties dulkių apkrova užtikrina ne didesnį kaip 10 mg/Nm3 dulkių kiekį nusodintuvo išleidimo angoje, o tai sudaro 98,05 % įėjimo apkrovos. Jei įėjimo specifinė apkrova viršija projektinę, taip pat garantuojamas 98,05% efektyvumas; jei savitoji apkrova yra lygi arba mažesnė už apskaičiuotąją, garantuojamas 10 mg/nm3 liekamųjų dulkių kiekis.
DARUMUMAS: Įrenginys garantuoja mažesnį nei 10 % vidutinį išmetamųjų dujų neskaidrumą vieną valandą, kai dirba projektinėmis sąlygomis. Skaidrumą turi nustatyti sertifikuotas dūmų skaitymo prietaisas arba sertifikuotas neskaidrumo monitorius.
Dalelių bandymo kvalifikacija: kietųjų dalelių mėginių ėmimo metodas bus EPA metodas Nr. 5, kaip nurodyta Federaliniame registre. Dalelės apibrėžiamos kaip kietos dalelės nusodintuvo veikimo sąlygomis, kurias galima surinkti. Kondensatai čia neįtraukti.
Elektrinė kibirkštis atrodo kaip plona, įnoringai išlenkta ir ryškiai šviečianti juostelė, kuri dažniausiai būna labai šakota (174 pav.). Tačiau šis šviečiantis kibirkšties kanalas niekada nėra panašus į tuos smailaus kampo zigzagus, kuriais įprasta žaibą vaizduoti įprastai.
Ryžiai. 174. Būdinga išvaizda kibirkštys.
Kibirkšties juostelė didžiuliu greičiu prasiskverbia pro išleidimo tarpą, užgęsta ir vėl pasirodo. Fotografuojant kibirkštį naudojant fotoaparatą su greitai judančiu objektyvu (Base camera) arba su greitai judančia juosta, matyti, kad keli iškrovimai eina tuo pačiu kibirkšties kanalu, kuris kartais deformuojasi. Atskiriems kibirkšties vystymosi etapams tirti naudojami fotovartai, valdomi aukšto dažnio srove ir pagrįsti Kero reiškinio panaudojimu (§ 95). Vieną pirmųjų kibirkšties struktūros tyrimų atliko prof. Rožanskis 1911 m. nufotografavo kibirkštį, nukreipiančią kibirkštį magnetinio lauko veikimu.
Dujų skaidymas, dėl kurio susidaro kibirkštis, įvyksta esant tam tikram lauko stipriui, kuris turėtų būti didesnis, tuo didesnis dujų tankis ir mažesnė jų pradinė jonizacija.
Žemiau pateikiami skaitiniai duomenys, apibūdinantys kibirkštinio tarpo dydį kambario ore. Elektrinio lauko stiprumas šalia elektrodų labai priklauso nuo kreivumo
elektrodo paviršius, todėl minimalios įtampos, kurioms esant duotas atstumas tarp elektrodų prasideda lavina, jie nėra vienodi įvairių formų; tarp galiukų kibirkšties iškrova prasideda esant žemesnei įtampai nei tarp rutuliukų ar plr elektrodų.
Kibirkšties tarpas kambario ore
(žr. nuskaitymą)
Kambario ore paprastai yra tik labai mažas jonų skaičius, maždaug keli tūkstančiai viename kubinis centimetras(esant normaliai elektrinei atmosferos būsenai žemės paviršiuje - vidutiniškai apie 700 porų jonų 1 cm
Ryžiai. 175. Neigiamojo streamerio kūrimo schema
Kai elektrodams paduodama pakankamai aukšta įtampa, ima augti elektronų lavinos, tačiau dėl mažo pradinio jonų skaičiaus užtrunka, kol procesas baigiasi kibirkšties susidarymu. Jei elektrodus prijungsite prie aukštos įtampos srovės šaltinio itin trumpam laikui, elektroninių laboratorijų kūrimas neturės laiko baigtis kibirkštinio išlydžio. Matuojant laiką, per kurį dujose dėl lavinų išsivystymo susidaro padidėjusio elektros laidumo kanalai, nustatyta, kad m. šiuo atveju Fotonų jonizacija atlieka svarbų vaidmenį.
Fig. 175 pateikia diagramą, paaiškinančią, kodėl auga elektrai laidus kanalas arba, kaip sakoma, plitimas
streamer, įvyksta greičiau nei elektroninė lavina. Šiame paveiksle lavinos paprastai vaizduojamos kaip tamsinti kūgiai, o fotonų keliai vaizduojami kaip banguotos linijos. Reikia įsivaizduoti, kad kiekvieno kūgio viduje, vaizduojančiame besivystančią laviną, dujos jonizuojamos elektronų smūgių; naujai atsiskyrę elektronai, pagreitinti lauko, jonizuoja sutiktas dujų daleles, todėl elektronų, judančių į anodą, skaičius ir į katodą dreifuojančių teigiamų jonų skaičius didėja eksponentiškai. Kairieji banguotų linijų galai rodo atomus, kurie buvo „sužadinti“ elektrono smūgio ir vėliau išspinduliavo fotoną. Judėdami greičiu, fotonai aplenkia laviną ir tam tikroje vietoje, kuri pavaizduota banguotos linijos gale, jonizuoja dujų dalelę. Čia atsiskyręs elektronas, besiverždamas link anodo, sukuria naują laviną, gerokai prieš pirmąją laviną. Taigi, nors pirmoji lavina auga, tarkime, mažos rodyklės, parodytos Fig. 175, atsirandantis padidėjusio dujų elektrinio laidumo kanalas, ty srovelė, tęsiasi iki didelės rodyklės, parodytos tame pačiame paveikslėlyje, dydžio. Kitame etape atskiros lavinos neigiamame sraute, aplenkdamos viena kitą, susilieja, suformuodamos vientisą jonizuotų dujų kanalą (paveiksle pirmoji lavina jau aplenkė antrąją, o ketvirtoji – penktąją).
Mekas ir Loebas teoriškai ištyrė fizines ir matematines sąlygas, kuriomis gali vystytis srautas, 1940 m. Kaip jau buvo paaiškinta aukščiau, neigiamas srautas iš esmės yra elektronų lavinų plitimas, pagreitintas fotojonizacijos ir jų susijungimo į bendrą elektrai laidžių kanalą.
Teigiamas streameris turi visiškai kitokią struktūrą ir žymiai skirtingas savybes. Bendras bruožas Vienintelis jo ryšys su neigiamu srautu yra fotojonizacija, kuri abiem atvejais atlieka dominuojantį vaidmenį.
Teigiamas srautas yra dujų išlydžio plazmos kanalas, kuris greitai auga nuo anodo iki katodo. Fig. 176 schematiškai paaiškinama, kaip toks kanalas vystosi. Prieš tai, kai atsiranda teigiamas srautas, elektronų lavinos praeina per dujų iškrovos tarpą. Jie išeina po jų didelis skaičius naujai susidarančių teigiamų jonų, kurių koncentracija ypač didelė ten, kur labiausiai išsivysčiusios lavinos, tai yra prie anodo (176 pav., viršuje kairėje). Jei teigiamų jonų koncentracija čia pasiekia tam tikrą reikšmę (artimą jonams), tada, pirma, aptinkama intensyvi fotojonizacija, antra, fotonus sugėrusių dujų dalelių išskiriami elektronai teigiamu erdvės krūviu pritraukiami į galvos dalį. teigiamas srautas, ir, trečia, dėl fotojonizacijos didėja teigiamų jonų koncentracija srauto kelyje į katodą. Fig. 176 fotonų keliai rodomi kaip banguotos linijos; fotonai išstumiami įvairiomis kryptimis iš teigiamo erdvės krūvio srities (trumpos rodyklės rodo atskilusių elektronų judėjimo kryptį); Galima pastebėti, kad daug elektronų yra įtraukta į didžiausios teigiamų jonų koncentracijos sritį teigiamo srauto galvutės dalyje. Erdvės prisotinimas teigiamais krūviais elektronais paverčia šią sritį dujų išlydžio plazma.
(spustelėkite norėdami peržiūrėti nuskaitymą)
Tai sukuria kanalą dujose, kurios turi didelis elektros laidumas. Šio kanalo formavimas su dujų išlydžio plazma yra teigiamo srauto išvystymas (176 pav.). Jei šio kanalo augimo kelyje link katodo srauto galvutėje yra pakankama teigiamų jonų koncentracija, tai srautas juda milžinišku greičiu. Priešingu atveju jis nutrūksta.
Aukščiau paaiškintos srovių kūrimo schemos suteikia tik apytikslę idėją apie parengiamąjį kibirkštinio iškrovimo etapą. Tikrasis srauto kūrimo vaizdas yra sudėtingesnis, nes atsirandantys erdvės krūviai smarkiai iškraipo elektrinį lauką, dėl kurio atsirado streameris.
Esant ilgiems dujų išlydžio tarpams, lauko nelygumams ir nepakankamai fotojonizacijai kryptimi trumpiausias atstumas nuo srovelės galvutės iki elektrodo veda prie kanalo kreivumo ir daugybės šakų atsiradimo.
Teigiamų srautų kūrimas prasideda nuo teigiamo elektrodo didžiausio lauko stiprumo vietose: šalia aštrių iškyšų, aštrių kraštų ir kitų anodo paviršiaus nelygumų. Todėl iškrovos tarp antgalio ir disko metu dažnai pastebimos kibirkštys, jungiančios teigiamą antgalį su neigiamo disko centru, ir kibirkštys, jungiančios teigiamai įkrauto disko kraštus su neigiamu antgaliu (177 pav.); pirmuoju atveju gedimas įvyksta esant žemesnei įtampai.
Ryžiai. 177. Būdinga kibirkštinio išlydžio išvaizda tarp antgalio ir disko su dideliu iškrovos tarpu.
Ryžiai. 178. Kibirkšties nuotrauka ant judančios juostos.
Lauko deformacijos dėl sraute susidariusių krūvių ir sudėtingų procesų, vykstančių sraute, derinys lemia tai, kad kibirkšties iškrova dažnai atsiranda trūkčiojant. Tuo pačiu metu
naujas streameris atstoja ankstesnio išblukusio srauto nutiestą kelią. Fig. 178 pavaizduota vienos kibirkšties iškrovos nuotrauka. greitai judanti fotojuosta. Čia galite pamatyti trūkčiojantį kibirkšties vystymąsi ir aiškiai matyti, kad neigiami ir teigiami srautai auga vienas kito link. Kai susitinka srovių galvutės, susidaro laidus kanalas, per kurį vyksta iškrova.
Panašus, bet dar sudėtingesnis vaizdas atsiskleidžia žaibo vystymosi metu. Pradinis etapas – pilotinio žaibo srovinio sukūrimas, kurio švytėjimas beveik nepastebimas. Paprastai pilotinis srautas sklinda iš neigiamai įkrauto debesies. Išilgai vis dar siauro padidintos jonizacijos kanalo, kurį formuoja pilotuojantis žaibo srautas, galingos elektronų lavinos veržiasi maždaug tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu, sukurdamos gana ryškų švytėjimą. Tokiu atveju kanalo elektrinis laidumas labai padidėja, o kanalo skerspjūvis plečiasi. Šis etapas vadinamas žaibo lyderio ugdymu. Kai pradinė oro jonizacija yra maža, lyderio vystymasis vyksta spazmiškai - sustoja dešimtis milisekundžių po kiekvieno jo sklidimo (tokie lyderiai vadinami „laiptuotais“, priešingai nei vadinamieji „lancetai“, kurie sklinda). nuolatiniu greičiu).
Ryžiai. 179. Žaibo nuotrauka ant judančios juostos. Čia pauzės tarp pirmųjų dūžių ir paskutinės pauzės yra keturis kartus ilgesnės.
Vadovui artėjant prie žemės, žemėje sukeliami krūviai priešingas ženklas, o artėjantis lyderis išauga iš aukštų pastatų, žaibolaidžių ir medžių. Jo susijungimo su iš debesies besileidžiančiu lyderiu momentu, t. y. kai iškrovos tarpas tarp debesies ir žemės pasirodo esantis uždaras elektrai laidus kanalas, šiuo kanalu eilės greičiu teka pagrindinė žaibo iškrova. dešimčių tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu. Jei kanalas turėjo šakas (ir taip dažniausiai atsitinka), tada pagrindinė iškrova pasklinda per visas šakas Pagrindinio kanalo skersmuo
Žaibas paprastai būna 10-20 cm dydžio, o ryškiausias švytėjimas yra apatinėje dalyje. Sukurta kanale aukštas kraujospūdis, kuris po žaibo smūgio sukelia kanalo plyšimą, dėl kurio atsiranda griaustinio reiškinys. Žaibo nešamas krūvis paprastai yra keli kulonai ir dažnai kelios dešimtys kulonų. Momentinė žaibo srovės vertė dažnai yra dešimtys, o kartais ir šimtai tūkstančių amperų.
Žaibo išlydis dažniausiai nuneša krūvius tik iš tam tikros debesies dalies. Į šią vietą veržiasi krūviai iš kitų debesies vietų. Todėl dažniausiai po pirmojo žaibo smūgio po šimtųjų sekundės dalių kartojasi žaibo smūgiai (du, trys ir daugiau) išilgai to paties, bet kartais kiek deformuoto ar kitaip išsišakojusio kanalo; prieš kiekvieną iš jų yra lyderis, atkuriantis kanalo elektrinį laidumą.
Ryžiai. 180. Perkūnijos (cumulonimbus) debesies diagrama.
Ryžiai. 179 atkuria penkių žaibo smūgių vaizdą viename kanale, nufilmuotą judančia juosta. Kai kuriais atvejais stiprus vėjas Jis perkelia žaibo kanalą taip, kad net ir fotografuojant įprastiniu fotoaparatu būtų galima atskirti atskirus potėpius.
Fig. 180 parodyta diagrama apie dažniausiai pasitaikantį krūvio pasiskirstymą griaustinio debesyje. Neigiami krūviai dažniausiai pasiskirsto priekiniame debesies krašte ir išilgai jo apatinės dalies. Čia taip pat yra teigiamų krūvių regionas; viskas taip pat teigiamai įkrauta viršutinė dalis debesys. Vėjo kryptis (paveiksle pažymėta rodyklėmis), pučianti debesį, dažniausiai yra priešinga žemės vėjui. Iš pradžių smarkus lietus atima iš debesies teigiamą krūvį, vėliau iškrenta vidutinio sunkumo, neigiamo krūvio lietus.
Jei nėra perkūnijos, elektrinis laukas atmosferoje nukreipiamas iš viršaus į apačią, nes žemė yra neigiamai įkrauta, o teigiamas krūvis yra išsklaidytas atmosferoje.
Kai nėra trikdančių poveikių, ypač perkūnijos debesų, elektrinio lauko stiprumas atmosferoje mažėja didėjant aukščiui. Netoli žemės elektrinio lauko stiprumas yra tokio dydžio, kaip aukštyje, o aukštyje apytiksliai Lauko stiprumas 20 km aukštyje yra 100 kartų mažesnis nei žemės.
Šis spartus elektrinio lauko stiprumo mažėjimas didėjant aukščiui rodo, kad, palyginti su vienodas laukas Elektrinį lauką atmosferoje labai apsunkina atmosferos ore pasiskirstę krūviai.
Perkūnijos metu lauko stiprumas atmosferoje gali būti 100 ir 1000 kartų didesnis nei įprastai.
Perkūnijos debesyje lauko kryptis dažniausiai pasikeičia, nuo žemės iki neigiamai įkrauto apatinio debesies krašto, o lauko stiprumas šalia žemės prieš žaibo išlydį gali siekti 200-300 tūkstančių voltų metrui. Potencialus skirtumas tarp debesies ir žemės prieš žaibo smūgį dažnai yra šimtai milijonų, o kartais ir milijardai voltų. Dauguma žaibo smūgių kyla iš neigiamo krūvio debesų. Žaibo varžtai dažnai būna kelių kilometrų ilgio. Žaibas dažnai trenkia tarp atskirų debesų. Stebėta perkūnija, kurios metu žaibų per valandą būdavo 4-7 tūkst. Vidutiniškai per dieną Žemės rutulyje nutinka apie 44 tūkstančius perkūnijų (vienu metu vidutiniškai apie 1800 perkūnijų), o kas minutę įvyksta keli tūkstančiai žaibų.
Ryžiai. 181. Kamuolinio žaibo nuotrauka
Retais atvejais pastebimi visiškai kitokio tipo žaibo išlydžiai. Fig. 181 atkurta viena kamuolinio žaibo fotografijų. Pagal stebėtojų aprašymus kamuolinis žaibas dažniausiai atrodo taip švytintys kamuoliukai kurių skersmuo apie 10-20 cm, o kartais ir keli metrai. Kamuolinis žaibas juda sklandžiai, mažu greičiu ir kai kuriais atvejais staigiai. Yra buvę atvejų, kai kamuolinis žaibas, paliesdamas žemę ar kokius nors daiktus, sprogdavo ir pridarė didelių nuostolių.
Daugybė bandymų atkurti tokio tipo išskyras laboratorijoje nedavė patenkinamų rezultatų, nepaisant to, kad kai kurie tyrinėtojai (Plante in Gezehusu 1900 m., Cawood ir kt.)
Buvo galima gauti sferinio tipo iškrovas. Fig. 182 Plante patirtis paaiškinama. Jei, naudojant aukštos įtampos šaltinį DC įtampa, panardinkite anodą į elektrolitą ir atveskite katodą į elektrolito paviršių, tada užsidega lankinis išlydis. Bet kai katodas panardinamas į elektrolitą, o anodas iškeliamas į elektrolito paviršių, lankas negali susidaryti, nes atmetama galimybė užsidegti ir iš datodo skleisti terminę emisiją. Plante'as atrado, kad tokiu atveju tam tikromis sąlygomis tarp anodo ir elektrolito paviršiaus susidaro šviečiantis ir greitai besisukantis rutulys, kuris po kurio laiko elektrolito paviršiumi nuslysta iki katodo.
Ryžiai. 182. Plante eksperimento schema.
Ryžiai. 183. Karoliukų žaibo nuotrauka.
Viena iš daugelio hipotezių, siūlytų paaiškinti kamuolinį žaibą (Meissnerio hipotezė), tokio tipo iškrovą aiškina kaip dujų išlydžio plazmos sūkurį, atsirandantį tiesinio žaibo vingyje. Pagal kitą hipotezę (Mathias) daroma prielaida, kad kamuolinio žaibo metu iškrovos energija chemiškai kaupiasi, susidaro nestabilūs aukštesni azoto ir deguonies junginiai, galintys suirti sprogimo metu.
Kartais pasirodo, kad žaibas susideda iš kelių dešimčių mažų šviečiančių rutuliukų (mažesnio nei 10 cm skersmens), atskirtų vienas nuo kito mažesniu nei metro atstumu. Toks išlydžio tipas vadinamas netiksliu žaibu (183 pav.). Dar nėra priimtinos, pakankamai pagrįstos kamuolinio ir karoliuko žaibo teorijos.
Jei, naudojant aukštą nuolatinę įtampą, tarp elektrodų dedama plokštė iš kieto dielektriko (stiklo, ebonito ir kt.) ir ši plokštė yra tokio storio, kad į ją neprasiskverbia kibirkštis, o plotis nėra per didelis. didelis, tada pastebima slankioji kibirkšties iškrova, kuri praeina išilgai plokštės paviršiaus ir lenkia aplink ją. Norint ištirti šią iškrovą, ji sukuriama ant fotografinės plokštelės ir po to išryškinama (184 pav.). Tokiu būdu gauti iškrovos vaizdai vadinami Lichtenbergo figūromis. Jų spindulys yra proporcingas iškrovos impulso įtampai. Tai naudojama (naudojant specialius slankiosios išlydžio fotografavimo įrenginius – klidonografus) atliekant masinį, statistinį žaibo tyrimą“.
SSRS vykdomas sistemingas žaibo ir apsaugos nuo žaibo metodų tyrimas. Vadovaujantis vaidmuo šioje srityje tenka SSRS mokslų akademijos Energetikos instituto aukštos įtampos laboratorijai.
Kai įtampa nėra pakankamai aukšta, kad suardytų dujų išleidimo tarpą, specialus tipas iškrova-korona.
Ryžiai. 184. Slydimas iškraus teigiamą elektrodą.
Korona iškrova aukštos įtampos tinkluose sukelia elektros nuotėkį.
Koronos tyrimas parodė, kad teigiamo elektrodo vainiko iškrova esant santykinai žemai įtampai susideda iš elektronų lavinos impulsų, trunkančių kas dešimt tūkstančių sekundės dalių. Esant aukštesnei įtampai, reiškinių nutrūktumas yra mažiau pastebimas ir pagrindinį vaidmenį atlieka streameriai, nutrūkę ten, kur lauko stiprumas yra per mažas joms plisti. Neigiamojo elektrodo vainikinio išlydžio švytėjimo struktūra ir pobūdis tam tikru mastu yra panašūs į švytėjimo išlydžio beveik katodo zoną.
Kibirkštinis iškrovimas.
Jei tarp dviejų elektrodų ore atsiranda apie 3·10 V/m elektrinis laukas, tai elektros kibirkštis ryškiai švytinčio, kompleksiškai išlenkto plono kanalo, jungiančio abu elektrodus, pavidalu (4.8 pav.).
Kibirkštinio išlydžio pavyzdys yra žaibas. Tokios iškrovos ypatybės paaiškinamos srovių teorija. Remiantis šia teorija, prieš atsirandant ryškiai švytinčiam kibirkšties kanalui, atsiranda atskiros silpnai švytinčios jonizuotų dalelių sankaupos. Tarpe tarp elektrodų šios srovių grupės sudaro laidžius tiltelius, kuriais paskui veržiasi galingas elektronų srautas. Streierių atsiradimo priežastis – ir elektronų lavinų susidarymas, ir fotojonizacija, t.y. dujų jonizacija išleidžiant spinduliuotę. Dėl to susidaro antrinės lavinos, kurios pasiveja viena kitą, suformuodamos gerai laidų kanalą. Taigi srovės stipris žaibo kanale gali būti nuo 10 iki 10 A, o įtampa tarp debesies ir žemės prieš žaibuojant siekia 10 – 10 V.
Filmavimas kamera su besisukančiu objektyvu parodė, kad prieš žaibą išsivysto silpnai šviečiantis kanalas – lyderis, sklindantis iš debesies į žemę 10 – 10 m/s greičiu. Tokiu atveju oras pagrindiniame kanale stipriai įkaista ir įvyksta smūgis. garso banga– griaustinis.
Pramonėje naudojamas metalų elektrinis apdirbimas kibirkštiniu būdu – paviršiaus grūdinimas ir gręžimas.
Koronos iškrova.
Jei vienas elektrodas yra plonas (viela), o kitas turi didelį paviršių (cilindrą) (4.9 pav.), tai susidaro netolygus elektrinis laukas. Lauko linijos šalia laido tampa tankesnės ir, esant 3·10 V/m lauko stipriui, šalia laido atsiranda elektronų lavinos ir švytėjimas vainiko pavidalu.
Tolstant nuo laido lauko stiprumas mažėja ir nutrūksta elektronų lavinos.
Korona iškrova atsiranda esant neigiamam laido potencialui, esant teigiamai įtampai ir esant kintamajai įtampai tarp laido ir cilindro. Keičiasi tik lavinų kryptis.
Iš vainiko išskrendantys elektronai prisitvirtina prie neutralių atomų, įkraunant juos neigiamai. Jis naudojamas elektrostatiniuose filtruose pramoninėms dujoms valyti. Dujos ir dulkės praleidžiamos per vielos-cilindro elektrodų sistemą. Dulkės įkraunamos prilipusių elektronų ir pritraukiamos prie cilindro, tada nukratomos į bunkerį, o dulkės išleidžiamos į atmosferą.
Korona iškrova gali atsirasti šalia bet kokių plonų laidininkų ar taškų. Toks iškrovimas prieš audrą buvo pastebėtas laivų stiebų ir medžių viršūnėse. Galite stebėti vainiko užsidegimą šalia aukštos įtampos laidų. Kad būtų išvengta koronos iškrovos ir nuotėkio srovių, laidininkai turi būti pakankamai didelio skersmens.
Lanko iškrova.
Lankinį išlydį 1802 metais atrado fizikos profesorius V. Petrovas. Jis gavo iškrovą šviesos lanko pavidalu, išstumdamas du anglies elektrodus, anksčiau susisiekusius ir prijungtus prie galingos galvaninių elementų baterijos. Sąlyčio taške grandinės varža yra didelė ir atsiranda stiprus kaitinimas, anglys įkaista. Dėl to iš katodo atsiranda terminė emisija. Elektronai bombarduoja anodą, suformuodami jame įdubą – kraterį. Anodo temperatūra apie 4000 K, esant 20 atm gali pakilti iki 7000 K. Srovės stipris siekia dešimtis ir šimtus amperų, o įtampa per iškrovos tarpą – keliasdešimt voltų. Šio tipo lankas naudojamas suvirinant ir pjaustant metalus.
4. Plazma yra labai jonizuotos dujos, kuriose teigiamų jonų ir neigiamų elektronų koncentracijos beveik lygios. Plazma gali būti aukštos temperatūros, gaunama esant aukštai temperatūrai termiškai jonizuojant atomus, pvz. termobranduolinė sintezė arba lankinio išlydžio srityje. Dujų išlydžio žemos temperatūros plazma atsiranda elektriniame lauke.
Plazma yra panaši į įprastas dujas ir paklūsta dujų dėsniams. Tačiau elektros laidumu jis priartėja prie metalų; stipri sąveika su elektriniais ir magnetiniais laukais. Judančių skirtingai įkrautų dalelių buvimą lydi jų rekombinacija ir švytėjimas.
Plazma naudojama magnetohidrodinaminiuose (MHD) elektros srovės generatoriuose. Žemos temperatūros plazma naudojama dujiniuose lazeriuose ir plazminiuose televizoriuose.
5 PASKAITA
Tema: Magnetinis laukas vakuume ir medžiagoje
Klausimai: 1) Magnetinio lauko poveikis srovės laidininkui. Magnetinis
indukcija.
2) Srovę nešančio laidininko magnetinis laukas. Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis.
3) Grandinė su srove magnetiniame lauke.
4) Darbas magnetiniame lauke.
1. 1820 metais Amperas atrado srovės poveikį magnetinei adatai: srovei tekant laidininku, šalia jo esanti magnetinė adata pasisuka statmenai laidininkui. Ampero eksperimentai parodė, kad srovės laidininkai vienas kitą traukia, jei srovės jais teka viena kryptimi, o atstumia, jei srovės teka priešingomis kryptimis. Taigi buvo nustatyta, kad aplink srovės laidininkus yra magnetinis laukas. Jį galima aptikti veikiant srovę nešantį laidininką arba nuolatinį magnetą.
Tegul tiesus laidininkas ilgio l su srove aš(5.1 pav.).
Iš eksperimentų buvo nustatyta, kad jėga (Ampero jėga) veikia laidininką iš magnetinio lauko
F= aš l B sin α,
čia α – kampas tarp laidininko ir magnetinio lauko krypties.
Jėgos kryptį galima nustatyti pagal kairės rankos taisyklę (jei keturi pirštai yra išdėstyti srovės kryptimi, o magnetinio lauko linijos patenka į delną, tada sulenktas nykščiu parodys jėgos kryptį).
Jei kampas α tarp vektoriaus krypčių IN o srovė laidininke skiriasi nuo 90°, tada jėgos krypčiai nustatyti patogiau naudoti gimleto taisyklę: įsivaizduojamas stulpelis yra statmenai plokštumai, kurioje yra vektorius. IN ir laidininkas, nešantis srovę, tada jo rankena pasisuka iš srovės krypties į vektoriaus kryptį IN. Smeigtuko judėjimas į priekį parodys jėgos kryptį. Sriegio taisyklė dažnai vadinama dešiniojo varžto taisykle.
Ampero stipris priklauso ir nuo srovės stiprumo, ir nuo magnetinio lauko. Didumas IN vadinama magnetine indukcija ir tarnauja kaip pagrindinė magnetinio lauko charakteristika.
Jei įdėsime I = 1 A, l= 1 m, α = 90º, tada B = F. Tai reiškia fizinę reikšmę B. Magnetinė indukcija B – tai fizikinis dydis, skaitiniu būdu lygus jėgai, kuria magnetinis laukas veikia tiesį vienetinio ilgio laidininką vienetinio stiprumo srove, esančiu statmenai magnetinio lauko linijoms.
Magnetinės indukcijos matavimo vienetas: [B] = N/A m = T (tesla).
Dabar tampa aišku, kodėl du srovės laidininkai traukia arba atstumia: priklausomai nuo srovių krypties, vieno laidininko magnetinis laukas išstumia arba atitraukia kitą srovės laidininką.
Magnetinį lauką patogu vaizduoti naudojant jėgos linijas. Tokių linijų idėją suteikia vieta geležies drožlių prie polių nuolatinis magnetas.
Magnetinės indukcijos linija (lauko linija) – tai magnetiniame lauke nubrėžta linija, kurios liestinė bet kuriame taške sutampa su tame taške esančiu magnetinės indukcijos vektoriumi. Magnetinės indukcijos linijos yra uždarytos ir supa srovės laidininką. Tai, kad jėgos linijos neturi pradžios, rodo magnetinių krūvių nebuvimą.
Maitinimo linijų kryptis nustatoma pagal įvorės taisyklę: jei įsukite įvorę taip, kad varžtas judėtų srovės kryptimi, tada rankenos judėjimo kryptis sutaps su kryptimi. elektros linija. Lauko linijų tankis yra proporcingas magnetinės indukcijos dydžiui. Netoli laidininko su srove magnetinis laukas yra nevienodas, kuo arčiau laidininko, tuo stipresnis laukas ir tankesnės jėgos. Vienodą magnetinį lauką galima sukurti ilgoje ritėje, nešančioje srovę.
Kaip matyti iš 5.6 paveikslo, srovę nešančios ritės magnetinis laukas panašus į nuolatinio magneto magnetinį lauką, t.y. turi "šiaurinį" galą N, iš kurio išeina ley linijos, ir "pietinę" S, į kurią įeina ley linijos. Orientacinė magnetinės adatos yra orientuoti indukcijos linijų liestinių kryptimi.
Įveskime magnetinio srauto arba magnetinės indukcijos vektoriaus srauto Ф per plotą S sąvoką: Ф =В Scosα, kur α yra kampas tarp normaliosios (statmenos) plotui ir magnetinės indukcijos IN.
Magnetinės indukcijos vektoriaus srauto matavimo vienetas [F] = T m² = Wb (Weber).
Jei laukas yra nehomogeniškas, o paviršius nėra plokščias, tada jis padalijamas į be galo mažus elementus dS, kad kiekvienas elementas būtų laikomas plokščiu, o laukas vienodas. Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per paviršiaus elementą dФ = ВdScosα ir per visą paviršių
2. Daugelio skirtingų mokslininkų eksperimentų rezultatas buvo Biot-Savart-Laplace dėsnis, leidžiantis apskaičiuoti srovės laidininkų sukuriamų laukų magnetinę indukciją.
Tada magnetinės indukcijos dydis taške, nutolusiame nuo laidininko atstumu r, nustatomas pagal Biot-Savart-Laplace dėsnį, kaip
,
kur reikšmė μ0 = 4π·10 H/m vadinama magnetine konstanta.
Vektoriaus d kryptis IN statmena plokštumai, kurioje yra d l ir r. Vektorius d IN nukreipta išilgai tangentinės ksilo linijos, nubrėžtos per atitinkamą lauko tašką, vadovaujantis gimleto taisykle.
Magnetiniam laukui taikomas superpozicijos principas: jei yra keli srovės laidininkai, tai magnetinė indukcija bet kuriame taške yra lygi kiekvieno laidininko šiame taške sukurtų magnetinių indukcijų vektorinei sumai. Superpozicijos principas galioja ir srovės elementams. Kartu taikant Bioto-Savarto-Laplaso dėsnį ir superpozicijos principą, galima nustatyti įvairių srovės laidininkų magnetinę indukciją.
Pavyzdys. Magnetinis laukas apskrito laidininko, nešančio srovę, centre.
Kiekvieno srovės elemento dl magnetinės indukcijos centre nukreiptos viena kryptimi, statmenai laidininko kontūro plokštumai, ir tiesiog sumuojamos. Tai galima suprasti, jei per centrą nubrėžtume kiekvieno srovę nešančio laidininko elemento lauko linijas ir nubrėžtume jų liestines. Apvalaus laidininko, nešančio srovę, magnetinės indukcijos kryptį taip pat galima nustatyti pagal įvorės taisyklę: jei įsukite įvorę sukdami rankeną srovės kryptimi, varžtas parodys magnetinės indukcijos kryptį. centras.
Magnetinės indukcijos dydis nustatomas pagal Bioto-Savarto-Laplaso dėsnį
Sukurta žiedinės srovės Patogu magnetinius laukus apibūdinti naudojant magnetinį momentą pm = IS, kur I yra srovė grandinėje, o S yra srovės sklindantis plotas. Magnetinio momento kryptis laikoma normalios ritės plokštumos kryptimi, kuri sutampa su vektoriaus kryptimi IN centre. Tada 
Galima parodyti, kad magnetinė indukcija ilgoje ritėje su srove (solenoidas) yra B = μ0μnI, kur n yra apsisukimų skaičius ritės ilgio vienetui.
3. Stačiakampio rėmo pavidalu sulenktą laidininką pastatykite į vienodą magnetinį lauką.
Kai srovė teka per laidininką, magnetinio lauko jėga veikia kiekvieną jo pusę. Tempimo jėgos veikia viršutinę ir apatinę kontūro puses. Šoninėse pusėse veikiančios jėgos yra F1 = F2 = IB l sin90º, kur l- šono ilgis. Kiekviena iš šių jėgų sukuria sukimo momentą M = Fd, kur d yra jėgos petys.
Poros jėgų momentas M = 2Fd.= 2IB l d. Iš 5.10 pav. aišku, kad. Tada M = IB la sinα arba M = IBSsinα, kur S yra rėmelio plotas. Srovę nešanti grandinė sukasi tol, kol tampa jos sukimo momentas lygus nuliui, t.y. kampas α taps nuliu. Taigi rėmas su srove magnetiniame lauke linkęs pasisukti statmenai jėgos linijoms. Galite susieti grandinės sukimo momentą ir magnetinį momentą su srove
Sukimo momentas nustoja veikti, kai srovės nešančios grandinės magnetinis momentas yra nukreiptas išilgai lauko magnetinės indukcijos krypties.
5.11 pav
3. Magnetinis laukas gali pajudinti srovės laidininką, o tai reiškia, kad laukas veikia. Tegul tiesus laidininkas ilgio l vienodo magnetinio lauko įtakoje judės atstumą dx magnetinio lauko linijoms statmena kryptimi.
5.12 pav
Darbas dA = Fdx = I l Bdx. Kadangi poslinkio ir laidininko ilgio sandauga yra plotas dS, kurį laidininkas apibūdina judėjimo metu, tai dA = IBdS, arba dA = IdФ. Vadinasi, darbas, atliktas judinant laidininką magnetiniame lauke, yra lygus laidininko srovės ir magnetinio srauto, einančio per laidininko aprašytą sritį judėjimo metu, sandaugai.
6 PASKAITA
Tema: Magnetinio lauko poveikis judančiam krūviui . Magnetinis laukas viduje
medžiaga
Klausimai: 1) Lorenco jėga.
2) Krūvio judėjimas magnetiniame lauke.
3) Magnetinis laukas medžiagoje.
4) Feromagnetai.
1. Srovę nešantis laidininkas sukuria magnetinį lauką supančioje erdvėje. Kadangi elektros srovė reiškia kryptingą įkrautų dalelių judėjimą, bet koks judantis krūvis sukuria magnetinį lauką. Už vieną mokestį galite užrašyti Biot-Savart-Laplace dėsnį. Norėdami tai padaryti, paverčiame Idl = jSdl = nqvSdl = Nqv. Čia j – srovės tankis, n – įkrautų dalelių skaičius tūrio vienete (dalelių koncentracija), v – dalelių greitis. N – visas numeris dalelės laidininko segmente dl. Dabar magnetinę indukciją, kurią sukuria srovės laidininko gabalas, galima pavaizduoti kaip
,
o vakuume sukuriamo lauko magnetinė indukcija vienu krūviu q atstumu r nuo krūvio
Jėgos linijų kryptis nustatoma pagal gimlet taisyklę.
Magnetinis laukas veikia srovę, o tai reiškia, kad jėga turi veikti ir kiekvieną krūvį. G. Lorentzas už tai gavo išraišką.
Krūvį q, judantį magnetiniame lauke greičiu v, veikia jėga F = qvBsinα, kur α – kampas tarp greičio krypties ir magnetinės indukcijos. Jėgos kryptis už teigiamas krūvis nustatoma pagal kairės rankos arba dešiniojo varžto taisyklę (sukti nuo vĮ B).
Taigi tarp judančių krūvių yra ir elektrinė, ir magnetinė sąveika.
2. Tegul dalelė su krūviu q ir greičiu v skrieja į tolygų magnetinį lauką, statmeną magnetinės indukcijos B linijoms (6.3 pav.).
Jėga, veikianti dalelę, yra F = qvBsin90º. Jėga yra statmena greičiui, o tai reiškia, kad ji neveikia ir nekeičia dalelės energijos ir greičio. Tačiau jėga, statmena greičiui, visada sukelia įcentrinis pagreitis ir judėjimas ratu, t.y.
Kuo didesnis dalelių greitis, tuo didesnis trajektorijos apskritimo spindulys. Didėjant magnetinei indukcijai spindulys mažėja. Tai taip pat priklauso nuo dalelės specifinio krūvio q/m.
Dalelės apsisukimo periodas T = 2πR/v. Pakeitę išraišką spindulį, gauname, t.y. laikotarpis nepriklauso nuo greičio.
Tegu dabar įelektrinta dalelė skrieja į magnetinį lauką kampu α magnetinės indukcijos kryptimi (6.4 pav.).
Šiuo atveju dalelių greitis v0 Galima pavaizduoti kaip tangentinio greičio vt, nukreipto išilgai B, ir normaliojo greičio vn, statmeno B, vektorinę sumą.
vt = v0 cosα, pakeitę šį greitį į Lorenco jėgos išraišką, gauname F = qvtBsin0º, t.y. F = 0. Tai reiškia, kad išilgai jėgos linijos jėga neveikia dalelės ir ji tolygiai ir tiesia kryptimi juda šia kryptimi.
vn = v0 sinα,. Lorenco jėga F = qvnBsin90º sukelia įcentrinį pagreitį ir sukamąjį judesį su spinduliu ir periodu. Dėl to dalelė apibūdina trajektoriją cilindrinės spiralės su žingsniu pavidalu (atstumas tarp spiralės posūkių, kuriuo dalelė juda išilgai jėgos linijos, padarius vieną pilną apsisukimą) f = vt T.
Įkrautų dalelių judėjimo magnetiniuose ir elektriniuose laukuose modeliai naudojami greitintuvuose, magnetronuose, masės spektrometruose ir kt.
3. Visos medžiagos susideda iš atomų ir molekulių, kurių elektronų judėjimas reiškia uždaras molekulines sroves. Kiekviena iš šių srovių sukuria magnetinį lauką, t.y. turi magnetinį momentą
kur I yra srovės stiprumas, S yra srovės apskriejamas plotas, n- vieneto vektorius normalus ritės plokštumai su srove.
Normaliomis sąlygomis dėl dalelių šiluminio judėjimo molekulinių srovių magnetiniai momentai yra neteisingai orientuoti. Jeigu įdėsite medžiagą į magnetinį lauką, tai dalelių magnetiniai momentai iš dalies arba visiškai orientuojami išilgai išorinio magnetinio lauko, jį sustiprindami (6.6 pav.).
Medžiagos, kurias galima įmagnetinti, vadinamos magnetais. Magnetinė būsena medžiagai būdingas įmagnetinimo vektorius, t.y. magnetinis momentas medžiagos tūrio vienetui
Įmagnetinimo matavimo vienetas yra tesla. Apsvarstymo patogumui pristatėme fizinį kiekį N – magnetinio lauko stiprumas. Tai galios charakteristika magnetinis laukas, susijęs su magnetine indukcija pagal ryšį. Jis apibūdina magnetinį lauką vakuume. Iš eksperimentų matyti, kad įmagnetinimo vektorius yra proporcingas magnetinio lauko stiprumui 
, kur χ yra medžiagos magnetinis jautrumas.
Pilna prasmė magnetinė indukcija magnete yra lygi
Tai reiškia, kad medžiagos magnetinė indukcija 
, kur μ yra medžiagos magnetinis pralaidumas. Tai rodo, kiek kartų medžiagos magnetinis laukas yra stipresnis nei vakuume.
Yra medžiagų, kurioms μ<1, их называют диамагнетиками (азот, вода, серебро, висмут). У них магнитный момент молекулярных токов устанавливается против поля, что объясняется появлением дополнительного вращения электронных орбиталей (прецессии) в магнитном поле.
Daugelis medžiagų turi μ >1, jos vadinamos paramagnetinėmis (deguonis, aliuminis ir kt.). Diamagnetinių ir paramagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas yra artimas vienetui, t.y. jie yra silpnai įmagnetinti.
Dviejų sąsajoje skirtingos aplinkos Su skirtingos reikšmės magnetinis pralaidumas, magnetinės indukcijos linijos lūžta. Normalus magnetinės indukcijos vėjo komponentas nekinta
Sąsajos liestinės indukciniai komponentai patiria šuolį ir
Iš šių formulių seka indukcijos linijų lūžio dėsnis
kur yra kampas tarp magnetinės indukcijos linijų 1 terpėje ir normaliosios sąsajos, o atitinkamas kampas terpėje 2. Tai reiškia, kad indukcijos linijos, patekusios į terpę, kurios magnetinis pralaidumas didesnis, tolsta nuo normalios ir tampa tankesnis (6.7 pav.).
6.7 pav. a – rutulys magnetiniame lauke (μ rutulio didesnis nei μ terpės);
b - rutulys magnetiniame lauke (μ rutulio yra mažesnis nei μ terpės);
c - geležinis cilindras dedamas į iš pradžių vienalytę
magnetinis laukas
4. Yra medžiagų, kurios gali būti stipriai įmagnetintos, jų magnetinis pralaidumas siekia tūkstančius vienetų ir ypatingais atvejais gali siekti milijoną. Geležis ir jos lydiniai pasižymi tokiomis savybėmis, todėl ši medžiagų klasė vadinama feromagnetais. Kiti metalai taip pat pasižymi feromagnetinėmis savybėmis (6.1 lentelė).
6.1 lentelė Feromagnetiniai metalai
Feromagnetai yra medžiagos (dažniausiai kietos kristalinės arba amorfinė būsena), kurioje žemiau tam tikros kritinės temperatūros TC (Curie taškas) nustatoma ilgo nuotolio feromagnetinė atomų magnetinių momentų tvarka. Kitaip tariant, feromagnetas yra medžiaga, kuri, atvėsusi žemiau tam tikros temperatūros, įgyja magnetinių savybių. Virš Curie taško feromagnetinės savybės išnyksta.
Feromagnetinėms medžiagoms būdinga stipri atomų magnetinių momentų orientacija be išorinio magnetinio lauko. Dėl elektronų mainų sąveikos susidaro atskiros savaiminio įmagnetinimo sritys – domenai. Tokios sritys buvo eksperimentiškai atrastos naudojant miltelių figūras. Skysčio sluoksnis su geležies oksido milteliais dedamas ant gerai nupoliruoto feromagneto paviršiaus. Grūdeliai nusėda tose vietose, kur magnetinis laukas nehomogeniškas, tai yra prie domenų sienelių, o mikroskopu aiškiai matomos domenų ribos (6.7 pav.).
Ryžiai. 6,7 a – be magnetinio lauko; b – brėžinio plokštumai statmenas magnetinis laukas; c – priešingos krypties magnetinis laukas.
Įmagnetinimo kryptys atskiruose domenuose yra skirtingos ir yra tokios, kad bendras feromagneto magnetinis momentas yra lygus nuliui. Įjungus išorinį magnetinį lauką, auga domenai, kuriuose įmagnetinimo vektorius sudaro ūminį kampą su išorinio magnetinio lauko kryptimi, o domenų tūris su išorinio magnetinio lauko kryptimi. bukas kampas mažėja.
6.8 pav. Feromagneto įmagnetinimo procesas: a, b, c – poslinkis
ribos; d ir e – įmagnetinimo vektoriaus sukimasis
Silpnų laukų atveju (1 regionas) ribų poslinkiai yra grįžtami ir tiksliai seka lauko pokyčius. Didėjant laukui, domenų ribų poslinkiai tampa negrįžtami, o nepalankios sritys išnyksta. Tada, dar labiau padidėjus laukui, keičiasi magnetinio momento kryptis domeno viduje. Labai stipriame magnetiniame lauke visų sričių magnetiniai momentai nustatomi lygiagrečiai laukui, o feromagnetas dabar įmagnetinamas iki prisotinimo.
Visi šie įmagnetinimo procesai vyksta su tam tikru vėlavimu, tai yra atsilieka nuo lauko pokyčio šis reiškinys vadinamas histereze (6.8 pav.).
6.9 pav. Histerezės kilpa
Jei sumažinsite magnetinį lauką, tada, kai laukas H tampa lygus nuliui, magnete stebimas liekamasis įmagnetinimas +B. Norint visiškai išmagnetinti magnetą, reikia pritaikyti priešingo ženklo –Hc magnetinį lauką. Šis laukas vadinamas feromagneto priverstine jėga.
Kai feromagnetas cikliškai pakartotinai įmagnetinamas, indukcijos pokytis jame bus pavaizduotas histerezės kilpa. Darbas ciklinio įmagnetinimo apsisukimo metu yra proporcingas histerezės kilpos plotui. Jis naudoja magnetinio lauko energiją, kuri galiausiai virsta šiluma.
7. Kibirkštinis išlydis
Kibirkštinis išlydis, skirtingai nei kiti iškrovos tipai, yra su pertrūkiais net naudojant nuolatinės įtampos šaltinį. Autorius išvaizda kibirkštinis išlydis yra ryškių zigzago juostelių krūva, nuolat keičiančių viena kitą. Šviečiančios juostelės – kibirkšties kanalai – sklinda iš abiejų elektrodų. Todėl išleidimo tarpas kibirkšties atveju yra nevienodas kiekybinis tyrimas kibirkštinio išlydžio procesai yra sunkūs. Vienas iš pagrindinių kibirkštinio išlydžio tyrimo metodų yra fotografija.
Kibirkštinio išlydžio užsidegimo potencialas yra labai didelis. Tačiau kai tarpas jau pramuštas, jo varža smarkiai sumažėja, o pro tarpą praeina nemaža srovė. Jei šaltinio galia yra maža, iškrova išnyksta. Po to įtampa iškrovimo tarpelyje vėl padidėja ir iškrovą galima vėl uždegti. Šis procesas vadinamas atsipalaidavimo iškrovos virpesiais. Jei iškrovos tarpas yra didelės talpos, kibirkšties kanalai šviečia ryškiai ir sukuria plačių juostų įspūdį. Tai kondensuotas kibirkštinis išlydis.
Jei tarp elektrodų yra kokia nors kliūtis, kibirkštis prasiskverbia pro ją ir susidaro daugiau ar mažiau siaura skylė. Nustatyta, kad dujų temperatūra kibirkšties kanale gali padidėti iki labai didelės vertės(10 000–12 000 K). Aukšto slėgio zonų susidarymas ir jų judėjimas dujose yra sprogstamojo pobūdžio ir lydimas garso efektų. Tai gali būti nedidelis traškesys (su nedideliu pertekliniu slėgiu) arba griaustinis.
Ypatingas kibirkštinio išlydžio tipas yra slankioji iškrova, atsirandanti išilgai kieto dielektriko ir dujų sąsajos aplink metalinį elektrodą (galiuką), liečiantį šį paviršių. Jei kaip dielektriką naudojate fotografinę plokštę, šią nuotrauką galite padaryti matomą akiai. Formos, gautos naudojant kibirkštinį išlydį dielektriko paviršiuje, vadinamos Lichtenbergo figūromis. Lichtenbergo figūros gali būti naudojamos nustatant iškrovos poliškumą ir aukštą įtampą, nes maksimali iškrovos impulso įtampa yra tiesiogiai proporcinga paviršiaus, kurį užima figūra, spinduliui. Prietaisai matuoti labai aukštos įtampos- klinodografai. Jei atstumas tarp elektrodų yra mažas, tada kibirkšties iškrovą lydi anodo sunaikinimas - erozija. Šis efektas naudojamas taškiniam suvirinimui ir metalų pjovimui.
Remdamiesi daugybe kibirkštinio išlydžio stebėjimų 1940 m., Mickas ir nepriklausomai nuo jo Retheris iškėlė kibirkštinio iškrovos teoriją, kuri buvo vadinama srovių teorija. Srautas yra dujų sritis su aukštas laipsnis jonizacija, sklindanti link katodo (teigiamasis srautas) arba link anodo (neigiamas srautas). Streimerių teorija yra vienos lavinos gedimo teorija. Pagal šią teoriją tarp elektrodų praeina elektronų lavina. Prabėgus lavinai elektronai krenta ant anodo ir teigiami jonai, turintys žymiai mažesnį greitį, sudaro kūgio formos jonizuotą erdvę. Jonų tankis šioje erdvėje nėra pakankamas suskaidymui. Tačiau veikiant fotoelektronams atsiranda papildomų lavinų. Šios lavinos judės link pagrindinės lavinos kamieno, jei jos erdvės krūvio laukas bus proporcingas taikomai įtampai. Taigi erdvės krūvis nuolat didėja, o procesas vystosi kaip savaime sklindantis srautas. Kai įtampa, taikoma iškrovos tarpui, viršija minimalią gedimo vertę, lavinos sukuriamas erdvės krūvio laukas bus proporcingas išorinio lauko dydžiui dar prieš lavinai pasiekus anodą. Šiuo atveju tarpo viduryje atsiranda streameriai. Taigi, kad atsirastų streameris, turi būti įvykdytos dvi pagrindinės sąlygos: 1) lavinos laukas ir laukas, kurį sukuria į elektrodus nukreipta įtampa, turi būti tam tikru santykiu ir 2) lavinos frontas turi skleisti pakankamą skaičių fotonai, skirti išlaikyti ir plėtoti srautinį įrenginį.
Kai šaltinio galia yra didelė, kibirkštinis išlydis virsta lankiniu išlydžiu. Žaibas taip pat priklauso kibirkšties iškrovoms. Šiuo atveju vienas elektrodas yra debesis, o kitas - žemė. Žaibo įtampa siekia milijonus voltų, o srovė – šimtus kiloamperų. Žaibo nešamas krūvis paprastai yra 10-30 kulonų, o kai kuriais atvejais pasiekia 300 kulonų.
