Виды несамостоятельного разряда и их техническое использование

В зависимости от давления газа, напряжения, приложенного к электродам, формы и характера расположения электродов, различают четыре типа самостоятельного разряда.

1. Тлеющий разряд (наблюдается при пониженных давлениях газа). Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку, приложить постоянное напряжение в несколько сот вольт и затем постепенно откачивать воздух из трубки, то наблюдается следующее явление: при уменьшении давления газа в некоторый момент в трубке возникает разряд, имеющий вид светящегося шнура, соединяющего анод и катод. При дальнейшем уменьшении давления этот шнур расширяется и заполняет всё сечение трубки, а свечение вблизи катода ослабевает.

В настоящее время тлеющий разряд применяется в газосветных трубках, неоновых лампах, цифровых индикаторах, лампах дневного света, ртутных лампах низкого давления. Газовые трубки применяются также для рекламных и декоратичных целей.

2. Искровой разряд. Часто наблюдаемый в природе, – молния. Молния – это разряд между двумя заряженными облаками или между облаком и Землёй. Носителями зарядов о облаках являются заряженные капельки или снежинки.

В лабораторных условиях искровой разряд можно получить, если постепенно увеличивать напряжение между двумя электродами, находящимися в атмосферном воздухе и имеющим такую форму, что электрическое поле между ними мало отличается от неоднородного. При некотором напряжении возникает электрическая искра. При этом искровой разряд с огромной быстротой пронизывает разрядный промежуток, гаснет и вновь возникает. Ярко светящийся изогнутый канал искры соединяет оба электрода и имеет сложное ветвление. Свечение в искре – результат интенсивных процессов ионизации. Звуковые эффекты, сопровождающие искру, порождаются повышением давления (до сотен атмосфер) вследствие нагревания газа (до 10⁵⁰С) в местах прохождения разряда.

Применяется при обработке металлов.

3. Дуговой разряд. Его можно наблюдать при следующих условиях: если после зажигания искрового разряда постепенно уменьшать сопротивление цепи, то сила тока в искре будет увеличиваться. Когда сопротивление цепи станет достаточно малым, возникает новая форма газового разряда, называемая дуговым. При этом сила тока резко увеличивается, достигая десятков и сотен ампер, а напряжение на разрядном промежутке уменьшается до нескольких десятков вольт.э\то показывает, что в разряде возникаю новые процессы, сообщающие газу большую электропроводность.

Электрическая дуга является мощным источником света и широко применяется в проекционных, прожекторных и других осветительных установках. Вследствие высокой температуры дуги она широко используется для сварки и резки металлов.

4. Коронный разряд (наблюдается при сравнительно высоких давлениях и в резко неоднородном электрическом поле). Для получения значительной неоднородности поля электроды должны иметь резко различающиеся поверхности, т.е. один электрод – очень большую поверхность, а другой – очень маленькую. Так, например, коронный разряд можно получить, располагая тонкую проволоку внутри металлического цилиндра, радиус которого значительно больше радиуса проволоки. Когда напряжённость поля достигает примерно В/м, между проволокой и цилиндром зажигается разряд, и в цепи появляется ток. При этом возле проволоки наблюдается свечение, имеющее вид оболочки или коронки, окружающей проволоку, откуда и произошло название разряда.

Используют в электрофильтрах для очистки газов от примесей твердых частиц, в копировальных и лазерных принтерах. Применяется в счетчиках заряженных частиц Гейгера-Мюллера. Громоотвод. Отрицательное явление: вызывает утечку энергии на высоковольтных линиях.

Понятие о плазме.

Плазма – это (так называемое четвёртое агрегатное состояние) частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительны и отрицательных зарядов практически одинаковы. Поэтому в целом плазма является электрически нейтральной системой.

Степень ионизации плазмы α определяется отношением числа ионизированных атомов к из общему числу: .

В зависимости от степени ионизации плазма подразделяется на слабо ионизированную (α – доли процента), частично ионизированную (α –несколько процентов) и полностью ионизированную (). Слабо ионизированной плазмой является ионосфера – верхний слой земной атмосферы. Полностью ионизированную плазму представляют собой Солнце, горячие звёзды, где температура очень высокая, порядка 10⁶-10⁷К. Искусственно созданной плазмой различной степени ионизации является плазма в газовых разрядах, газоразрядных лампах.

Причина существования плазмы связана либо с нагреванием, либо с излучением различного рода, либо с бомбардировкой газа быстрыми заряженными частицами.

Можно наблюдать: пламя костра, рекламные газовые трубки, медицинские кварцевые лампы. Большое значение: получение термоядерной реакции.