Что называют самостоятельным разрядом
самостоятельный разряд
Смотреть что такое «самостоятельный разряд» в других словарях:
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД — электрич. ток в газе, не требующий для своего поддержания действия внеш. ионизатора. С. р. образуется при достаточно высоком напряжении на электродах, когда начавшийся разряд создаёт необходимые для его поддержания ионы и эл ны (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ … Физическая энциклопедия
самостоятельный разряд — Электрический разряд, продолжающийся после удаления внешнего ионизатора. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы … Справочник технического переводчика
самостоятельный разряд — savaiminis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. independent discharge vok. selbständige Entladung, f rus. самостоятельный разряд, m pranc. décharge auto entretenue, f; décharge autonome, f … Fizikos terminų žodynas
самостоятельный электрический разряд в газе — самостоятельный электрический разряд в газе; самостоятельный разряд Электрический разряд в газе, не требующий для своего поддержания образования в разрядном промежутке заряженных частиц за счет действия внешних факторов … Политехнический терминологический толковый словарь
РАЗРЯД — (1) аккумулятора режим, обратный (см.) аккумуляторной батареи, определяемый её электроёмкостью и состоящий в длительной отдаче накопленной электрической энергии при включении полезной нагрузки (внешней цепи). Нельзя допускать Р. кислотного… … Большая политехническая энциклопедия
самостоятельный газовый разряд — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN self maintaining [self sustaining] gas discharge … Справочник технического переводчика
Электрический разряд — Электрический разряд процесс протекания электрического тока связанный со значительным увеличением электропроводимости среды относительно его нормального состояния. Увеличение электропроводности обеспечивается наличием дополнительных… … Википедия
тлеющий разряд — Самостоятельный разряд, при котором электрическое поле в разрядном промежутке определяется в основном величиной и расположением объемных зарядов и который характеризуется наличием катодного падения потенциала, значительно большего, чем… … Справочник технического переводчика
ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД — самостоятельный электрич. разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положит. ионов и фотоэлектронной эмиссией … Естествознание. Энциклопедический словарь
Дуговой разряд — один из типов стационарного электрического разряда в газах (См. Электрический разряд в газах). Впервые наблюдался между двумя угольными электродами в воздухе в 1802 В. В. Петровым и независимо в 1808 09 Г. Дэви. Светящийся токовый канал… … Большая советская энциклопедия
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД
— электрич. ток в газе, не требующий длясвоего поддержания действия внеш. ионизатора. С. р. образуется при достаточновысоком напряжении на электродах, когда начавшийся разряд создаёт необходимыедля его поддержания ионы и электроны (см. Электрические разряды в газах).
Смотреть что такое «САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД» в других словарях:
самостоятельный разряд — самостоятельный электрический разряд в газе; самостоятельный разряд Электрический разряд в газе, не требующий для своего поддержания образования в разрядном промежутке заряженных частиц за счет действия внешних факторов … Политехнический терминологический толковый словарь
самостоятельный разряд — Электрический разряд, продолжающийся после удаления внешнего ионизатора. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы … Справочник технического переводчика
самостоятельный разряд — savaiminis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. independent discharge vok. selbständige Entladung, f rus. самостоятельный разряд, m pranc. décharge auto entretenue, f; décharge autonome, f … Fizikos terminų žodynas
самостоятельный электрический разряд в газе — самостоятельный электрический разряд в газе; самостоятельный разряд Электрический разряд в газе, не требующий для своего поддержания образования в разрядном промежутке заряженных частиц за счет действия внешних факторов … Политехнический терминологический толковый словарь
РАЗРЯД — (1) аккумулятора режим, обратный (см.) аккумуляторной батареи, определяемый её электроёмкостью и состоящий в длительной отдаче накопленной электрической энергии при включении полезной нагрузки (внешней цепи). Нельзя допускать Р. кислотного… … Большая политехническая энциклопедия
самостоятельный газовый разряд — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN self maintaining [self sustaining] gas discharge … Справочник технического переводчика
Электрический разряд — Электрический разряд процесс протекания электрического тока связанный со значительным увеличением электропроводимости среды относительно его нормального состояния. Увеличение электропроводности обеспечивается наличием дополнительных… … Википедия
тлеющий разряд — Самостоятельный разряд, при котором электрическое поле в разрядном промежутке определяется в основном величиной и расположением объемных зарядов и который характеризуется наличием катодного падения потенциала, значительно большего, чем… … Справочник технического переводчика
ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД — самостоятельный электрич. разряд в газе, отличающийся сравнительно малой плотностью тока на катоде и большим катодным падением потенциала. Поддерживается электронной эмиссией с катода под действием ударов положит. ионов и фотоэлектронной эмиссией … Естествознание. Энциклопедический словарь
Дуговой разряд — один из типов стационарного электрического разряда в газах (См. Электрический разряд в газах). Впервые наблюдался между двумя угольными электродами в воздухе в 1802 В. В. Петровым и независимо в 1808 09 Г. Дэви. Светящийся токовый канал… … Большая советская энциклопедия
Электрический самостоятельный и несамостоятельный разряд возникает в различных газовых средах при наличии определенных условий. Человеком используется, как правило, самостоятельный разряд. В статье дается характеристика указанным явлениям.
Что такое разряд электрический в газах?
Прежде чем рассматривать газовый разряд самостоятельный и несамостоятельный, дадим определение этому явлению. Под разрядом понимают возникновение электрического тока в газе. Поскольку газовые среды по своей природе являются изоляторами, то это означает, что ток обусловлен наличием в них свободных носителей электрического заряда. Помимо них также должно существовать электрическое поле, чтобы заряды приобретали направленное движение.
Вам будет интересно: Что такое бумазея? Свойства ткани, виды, особенности, достоинства и недостатки
Электрическое поле может быть создано путем приложения к объему газа внешней разности потенциалов (наличие электродов: отрицательный катод и положительный анод).
Источниками носителей заряда могут быть следующие процессы:
Вам будет интересно: Касимовские татары: история возникновения, описание повседневной жизни, падение ханства
Названные процессы лежат в основе классификации типов разрядов (самостоятельный и несамостоятельный).
Понятие о самостоятельности разряда
Рассмотрим случай с катодной трубкой. Она представляет собой запаянную емкость, в которой имеется некоторый газ под определенным давлением. На концах этой трубки находятся электроды. Если к ним приложить небольшую разность потенциалов, то практически никакого тока не возникнет. Связано это с отсутствием достаточного количества носителей заряда.
Если же нагреть газ или подвергнуть его облучению ультрафиолетом, то вольтметр сразу зафиксирует появление тока. Это яркий пример несамостоятельного разряда. Он так называется, потому что для его существования необходимым внешний источник ионизации (излучение, температура). Стоит убрать этот источник, как показания вольтметра снова станут равными нулю.
Если же при отсутствии внешних источников ионизации увеличивать напряжение между электродами трубки, то начнет появляться ток, который пройдет несколько стадий (насыщение, возрастание, убывание). В этом случае говорят о самостоятельном электрическом разряде. Он уже не требует внешних источников, необходимые носители заряда порождаются внутри самой системы. Процессы их образования остаются теми же, что и для несамостоятельного разряда. При высоких напряжениях и больших плотностях тока добавляется еще и термоэмиссия электронов катода.
Вольтамперная характеристика разряда
Газовый самостоятельный и несамостоятельный разряд удобно изучать, если использовать зависимость напряжения от силы тока (или наоборот), которую принято называть вольтамперной характеристикой. Она позволяет судить не только о величине напряжения и тока в системе, но и о происходящих в ней электрических процессах.
Ниже приведена вольтамперная характеристика, на которой отражены все основные фазы развития разряда.
Как видно их три: темный, тлеющий и дуговой. Далее в статье опишем подробнее эти фазы.
Темный разряд
Он описывается промежутком AC. При увеличении напряжения U, ток I растет за счет увеличения скорости движения ионов. Однако эти скорости невелики, поэтому имеет место несамостоятельный разряд. В области BC он выходит на насыщение и становится самостоятельным, поскольку скорость ионов становится достаточной, чтобы при бомбардировке катода выбивать из него электроны. Эти электроны приводят к дополнительной ионизации газа.
Темный заряд получил такое название потому, что его свечение практически равно нулю: низкая концентрация плазмы, малые токи (10-8 А), отсутствие рекомбинации ионов и электронов.
Тлеющий разряд
На вольтамперной характеристике ему соответствует зона между точками C и F. Из рисунка видно, что напряжение изменяется (падает и растет), ток же постоянно увеличивается. Интерес представляют две подзоны:
В нормальной области тлеющего разряда работают все неоновые и люминесцентные лампы.
Искровой и дуговой разряды
Эти виды самостоятельных разрядов охватывают зону FG на рисунке. Здесь происходят самые сложные процессы.
Разряд происходит по узким каналам, которые называют стримерами. Они представляют собой узкие ломаные линии высокоионизированной плазмы, которые соединяют катодную поверхность с анодной. Сила тока достигает в них десятков тысяч ампер.
Таким образом, существование самостоятельного и несамостоятельного разрядов в газах обусловлено механизмами его ионизации и формирования плазмы при увеличении напряжения и силы тока в системе.
Электрический ток в газах. Типы самостоятельного разряда. Плазма.
Электрический ток в газах
1. Газы в обычных условиях—диэлектрики. Воздух используют в технике как изолятор: а) в линиях электропередач; б) между обкладками воздушных конденсаторов; в) в контактах выключателей.
2. При определенных условиях газы — проводники: молния, электрическая искра, дуга при сварке. Процесс протекания тока через газ называетсягазовым разрядом. Свободные заряды (ионы обоих знаков и электроны) возникают в газах только в процессе ионизации.
Ионизация газов Ионизацию вызывают:
Ионизация осуществляется при условии: еЕλ > W ионизации, где λ — длина свободного пробега заряженных частиц.
Рекомбинация. Вследствие рекомбинации для поддержания длительного тока необходима постоянная ионизация.
Несамостоятельный и самостоятельный разряды
ОА — только часть заряженных частиц доходит до электродов, частьрекомбинирует;
АВ—ток почти не увеличивается (ток насыщения);
ВС — самостоятельный разряд.
Типы самостоятельного разряда. Техническое применение
1. Тлеющий разряд. Применяется в газосветных трубках, неоновых лампах, цифровых индикаторах, лампах дневного света, ртутных лампах низкого давления.
При определенных давлениях анодный столб распадается на отдельные слои, разделенные темными промежутками (страты).
Причиной ионизации газа в тлеющем разряде является ударная ионизация и выбивание электронов из катода положительными ионами.
2. Дуговой разряд. Применяется в ртутных лампах высокого давления, источниках света, при сварке металлов, в электроплавильных печах, при электролизе расплавов, в электропечах.
3. Коронный разряд Высокая напряженность. Используют в электрофильтрах для очистки газов от примесей твердых частиц. Применяется в счетчиках заряженных частиц Гейгера-Мюллера. Громоотвод. Отрицательное явление: вызывает утечку энергии на высоковольтных линиях.
4. Искровой разряд Высокое напряжение. Применяется при обработке металлов.
Плазма
Частично или полностью ионизованный газ называется плазмой. Наиболее распространенное состояние вещества в природе:
Можно наблюдать: пламя костра, рекламные газовые трубки, медицинские кварцевые лампы. Большое значение: получение термоядерной реакции.
§ 3.8. Несамостоятельный и самостоятельный разряды
Разряд в газе может происходить и без внешнего ионизатора. Разряд способен поддерживать сам себя. Почему это возможно?
Несамостоятельный разряд
Рассмотренный в предыдущем параграфе механизм прохождения электрического тока через газы при постоянном воздействии на газ внешнего ионизатора представляет собой несамостоятельный разряд, так как при прекращении действия ионизатора прекращается и ток в газе.
Исследуем зависимость силы тока от напряжения при несамостоятельном разряде в газе. Для этой цели удобно использовать стеклянную трубку с двумя впаянными в стекло металлическими электродами. Соберем цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.15.
Пусть с помощью какого-нибудь ионизатора, например за счет воздействия рентгеновских лучей, в газе образуется ежесекундно определенное число пар заряженных частиц: электронов и положительных ионов.
При отсутствии напряжения на электродах (U = 0) гальванометр, включенный в цепь (см. рис. 3.15), покажет нуль (I = 0). При небольшой разности потенциалов между электродами трубки положительно заряженные ионы начнут перемещаться к отрицательному электроду (катоду), а электроны и отрицательно заряженные ионы — к аноду, т. е. возникнет газовый разряд.
Однако вследствие рекомбинации не все образующиеся под действием ионизатора ионы доходят до электродов. Часть их, рекомбинируя, образует нейтральные молекулы. По мере увеличения разности потенциалов между электродами трубки доля заряженных частиц, достигающих электродов, увеличивается, т. е. сила тока в цепи возрастает (рис. 3.16). Объясняется это тем, что при большем напряжении между электродами ионы движутся с большей скоростью, поэтому им остается все меньше времени для воссоединения в нейтральные молекулы.
Наконец, при некотором определенном напряжении наступает такой момент, при котором все заряженные частицы, образующиеся в газе ионизатором за секунду, достигают за это же время электродов. Дальнейшее увеличение напряжения уже не может привести к увеличению числа переносимых ионов. Ток, как говорят, достигает насыщения (рис. 3.16, горизонтальный участок графика).
Таким образом, вольт-амперная характеристика при несамостоятельном разряде в газах является нелинейной, т. е. закон Ома для газов выполняется только при малых напряжениях.
Самостоятельный разряд
Если после достижения насыщения продолжать увеличивать разность потенциалов между электродами, то сила тока при достаточно большом напряжении станет резко возрастать (рис. 3.17). Это означает, что в газе появляются дополнительные ионы сверх тех, которые образуются за счет действия ионизатора. Сила тока может возрасти в сотни и тысячи раз, а число заряженных частиц, возникающих в процессе разряда, может стать таким большим, что внешний ионизатор будет уже не нужен для поддержания разряда. Поэтому ионизатор можно теперь убрать. Поскольку разряд не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе, его называют самостоятельным разрядом.
Ионизация электронным ударом
Какова же причина резкого увеличения числа заряженных частиц при больших напряжениях?
Электрон, ускоряясь электрическим полем, на своем пути к аноду сталкивается с ионами и нейтральными молекулами. В промежутках между двумя последовательными столкновениями энергия электрона увеличивается за счет работы сил электрического поля. Чем больше разность потенциалов между электродами, тем больше напряженность электрического поля.
Кинетическая энергия электрона перед очередным столкновением пропорциональна напряженности поля и длине свободного пробега электрона (пути между двумя последовательными столкновениями):
Если кинетическая энергия электрона превосходит работу Аi которую нужно совершить, чтобы ионизовать нейтральный атом (или молекулу), т. е.
то при столкновении электрона с атомом (или молекулой) происходит его (ее) ионизация, называемая ионизацией электронным ударом.