Л Е К Ц И Я
по дисциплине "Электроника и пожарная автоматика" для курсантов и студентов
по специальности 030502.65 – «Судебная экспертиза»
по теме № 1. «Полупроводниковые, электронные, ионные приборы»
Тема лекции «Индикаторные и фотоэлектрические приборы».
Индикаторные приборы
Электрический разряд в газах.
Газоразрядными (ионными) называют электровакуумные приборы с электрическим разрядом в газе или парах. Газ в таких приборах находится под пониженным давлением. Электрический разряд в газе (в паре) это совокупность явлений, сопровождающих прохождение через него электрического тока. При таком разряде протекает несколько процессов.
Возбуждение атомов.
Под ударом электрона один из электронов атома газа переходит на более удаленную орбиту (на более высокий энергетический уровень). Такое возбужденное состояние атома длится 10 -7 – 10 -8 секунды, после чего электрон возвращается на нормальную орбиту, отдавая при этом в виде излучения полученную при ударе энергию. Излучение сопровождается свечением газа, если излучаемые лучи относятся к видимой части электромагнитного спектра. Для того, чтобы произошло возбуждение атома, ударяющий электрон должен иметь определенную энергию, так называемую энергию возбуждения.
Ионизация.
Ионизация атомов (или молекул) газа происходит при энергии ударяющего электрона большей, чем энергия возбуждения. В результате ионизации из атома выбивается электрон. Следовательно, в пространстве будут два свободных электрона, а сам атом превратится в положительный ион. Если эти два электрона при движении в ускоряющем поле наберут достаточную энергию, каждый из них может ионизировать новый атом. Свободных электронов будет уже четыре, а ионов – три. Происходит лавинообразное нарастание числа свободных электронов и ионов.
Возможна ступенчатая ионизация. От удара одного электрона атом переходит в возбужденное состояние и, не успев вернуться к нормальному состоянию, ионизируется от удара другого электрона. Увеличение в газе числа заряженных частиц за счет ионизации (свободных электронов и ионов) называют электризацией газа .
Рекомбинация.
Наряду с ионизацией в газе происходит и обратный процесс нейтрализации противоположных по знаку зарядов. Положительные ионы и электроны совершают в газе хаотическое движение, и приближаясь друг к другу могут соединиться, образуя нейтральный атом. Этому способствует взаимное притяжение разноименно заряженных частиц. Восстановление нейтральных атомов называют рекомбинацией . Так как на ионизацию затрачивается энергия, положительный ион и электрон в сумме имеют энергию большую, чем нейтральный атом. Поэтому рекомбинация сопровождается излучением энергии. Обычно при этом наблюдается свечение газа .
При возникновении электрического разряда в газе перевес имеет ионизация, при уменьшении его интенсивности – рекомбинация. При постоянной интенсивности электрического разряда в газе наблюдается установившийся режим, при котором число свободных электронов (и положительных ионов), возникающих за единицу времени вследствие ионизации в среднем равно числу нейтральных атомов, получающихся вследствие рекомбинации. С прекращением разряда ионизация исчезает и, вследствие рекомбинации, восстанавливается нейтральное состояние газа.
Для рекомбинации требуется некоторый отрезок времени, поэтому деионизация совершается за 10 -5 – 10 -3 секунд. Таким образом, по сравнению с электронными приборами, газоразрядные приборы значительно более инерционны.
Виды электрических разрядов в газах.
Различают самостоятельный и несамостоятельный разряды в газе. Самостоятельный разряд поддерживается под действием только электрического напряжения. Несамостоятельный разряд может существовать при условии, что помимо напряжения действуют еще какие-либо дополнительные факторы. Ими могут быть излучение света, радиоактивное излучение, термоэлектронная эмиссия накаленного электрода и т.д.
Несамостоятельным является темный или тихий разряд . Свечение газа обычно незаметно. В газоразрядных приборах он практически не используется.
К самостоятельным относится тлеющий разряд. Для него характерно свечение газа, напоминающее свечение тлеющего угля. Разряд поддерживается за счет электронной эмиссии катода под ударами ионов. К приборам тлеющего разряда относятся стабилитроны (газоразрядные стабилизаторы напряжения), газосветные лампы, тиратроны тлеющего разряда, знаковые индикаторные лампы и декатроны (газоразрядные счетные приборы).
Дуговой разряд может быть как несамостоятельным, так и самостоятельным. Дуговой разряд получается при плотности тока значительно большей, чем в тлеющем разряде и сопровождается интенсивным свечением газа. К приборам несамостоятельного дугового разряда относятся газотроны и тиратроны с накаленным катодом. К приборам самостоятельного дугового разряда относятся ртутные вентили (экситроны) и игнитроны, имеющие жидкий ртутный катод, а также газовые разрядники.
Искровой разряд имеет сходство с дуговым разрядом. Он представляет собой кратковременный импульсный электрический разряд. Используется в разрядниках, служащих для кратковременного замыкания тех или иных цепей.
Высокочастотный разряд может возникать в газе под действием переменного электромагнитного поля даже при отсутствии токопроводящих электродов.
Коронный разряд является самостоятельным и используется в газоразрядных приборах для стабилизации напряжения. Наблюдается в случаях, когда один из электродов имеет очень малый радиус.
Понятие электрического разряда в газах включает все случаи перемещения в газах под действием электрического поля заряженных частиц (электронов и ионов), возникших в результате ионизационных процессов . Обязательным условием возникновения разряда в газах является наличие в нем свободных зарядов - электронов и ионов.
Газ, состоящий только из нейтральных молекул, совершенно не проводит электрического тока, т. е. является идеальным диэлектриком . В реальных условиях за счет воздействия естественных ионизаторов (ультрафиолетовое излучение Солнца, космические лучи, радиоактивное излучение Земли и т. п.) в газе всегда имеется некоторое количество свободных зарядов - ионов и электронов, которые сообщают ему определенную электропроводность.
Мощность естественных ионизаторов очень мала: в результате их воздействия в воздухе ежесекундно образуется около одной пары зарядов в каждом кубическом сантиметре, что соответствует приращению объемной плотности зарядов ро=1,6 -19 Кл/(см 3 х с). Такое же количество зарядов подвергается ежесекундно рекомбинации. Числе зарядов в 1 см 3 воздуха при этом остается постоянным и равным 500-1000 парам ионов.
Таким образом, если к пластинам плоского воздушного конденсатора с расстоянием S между электродами приложить напряжение, то в цепи установится ток, плотность которого J =2poS = 3,2х10 -19 S А/см2.
Применение искусственных ионизаторов во много раз увеличивает плотность тока в газе. Например, при освещении газового промежутка ртутно-кварцевой лампой плотность тока в газе возрастает до 10 - 12 А/см2, при наличии искрового разряда вблизи ионизируемого объема создаются токи порядка 10 -10 А/см2 и т. д.
Рассмотрим зависимость тока, проходящего через газовый промежуток с однородным электрическим полем, от величины приложенного напряжени
я (рис. 1).
Рис. 1. Вольт-амперная характеристика газового разряда
Вначале по мере увеличения напряжения ток в промежутке возрастает за счет того, что все большее количество зарядов попадает под действием электрического поля на электроды (участок OA). На участке АВ ток практически не меняется, так как все образующиеся за счет внешних ионизаторов заряды попадают на электроды. Величина тока насыщения Is определяется интенсивностью воздействующего на промежуток ионизатора.
При дальнейшем увеличении напряжения ток резко возрастает (участок ВС), что свидетельствует об интенсивном развитии процессов ионизации газа под действием электрического поля. При напряжении U0 происходит резкое увеличение тока в промежутке, который при этом теряет свойства диэлектрика и превращается в проводник.
Явление, при котором между электродами газового промежутка возникает канал высокой проводимости, называют электрическим пробоем (пробой в газе часто называют электрическим разрядом, имея в виду весь процесс образования пробоя).
Электрический разряд, соответствующий участку ОАВС характеристики, называют несамостоятельным , так как на этом участке ток в газовом промежутке определяется интенсивностью воздействующего ионизатора. Разряд на участке после точки С называют самостоятельным , так как ток разряда на этом участке зависит только от параметров самой электрической цепи (ее сопротивления и мощности источника питания) и для его поддержания не требуется образования заряженных частиц за счет внешних ионизаторов. Напряжение Uo при котором начинается самостоятельный разряд, называют начальным напряжением .
Формы самостоятельного разряда в газах в зависимости от условий, в которых протекает разряд, могут быть различными.
При малых давлениях, когда из-за небольшого числа молекул газа в единице объема промежуток не может приобрести большую проводимость, возникает тлеющий разряд
. Плотность тока при тлеющем разряде невелика (1-5 мА/см2), разряд охватывает все пространство между электродами.
Рис. 2. Тлеющий разряд в газе
При давлениях газа, близких к атмосферному и выше, в случае, если мощность источника питания невелика или напряжение прикладывается к промежутку на короткое время, имеет место искровой разряд
. Примером искрового разряда является разряд . При длительном действии напряжения искровой разряд имеет вид искр, последовательно возникающих между электродами.
Рис. 3. Искровой разряд
В случае значительной мощности источника питания искровой разряд переходит в дуговой
, при котором через промежуток может протекать ток, достигающий сотен и тысяч ампер. Такой ток способствует разогреву канала разряда, увеличению его проводимости, и в результате происходит дальнейшее увеличение тока. Так как этот процесс требует для своего завершения некоторого времени, то при кратковременном приложении напряжения искровой разряд в дуговой не переходит.
Рис. 4. Дуговой разряд
В резконеоднородных полях самостоятельный разряд начинается всегда в виде коронного разряда
, который развивается только в той части газового промежутка, где напряженность поля наиболее высока (около острых краев электродов). При коронном разряде между электродами не возникает сквозного канала высокой проводимости, т. е. промежуток сохраняет свои изолирующие свойства. При дальнейшем увеличении приложенного напряжения коронный разряд переходит в искровой или дуговой.
Коронный разряд - вид стационарного электрического разряда в газе достаточной плотности, возникающего в сильном неоднородном электрическом поле. Ионизация и возбуждение нейтральных частиц газа лавинами электронов локализованы в ограниченной зоне (чехол короны или зона ионизации) сильного электрического поля вблизи электрода с малым радиусом кривизны. Бледноголубое или фиолетовое свечение газа в зоне ионизации по аналогии с ореолом солнечной короны дало повод к названию данного вида разряда.
Помимо излучения в видимой, ультрафиолетовой (главным образом), а также в более коротковолновой частях спектра, коронный разряд сопровождается движением частиц газа от коронирующего электрода - т. н. «электрическим ветром», шелестящим шумом, иногда радиоизлучением, химия, реакциями (например, образованием озона и окислов азота воздуха).
Рис. 5. Коронный разряд в газе
Закономерности возникновения электрического разряда в различных газах одинаковы, разница заключается в значениях коэффициентов, характеризующих процесс.
Электрический разряд - Потеря электричества каким-либо наэлектризованным телом, т. е. Р. этого тела, может происходить различными способами, вследствие чего и явления, сопровождающие Р., могут получаться по характеру весьма неодинаковые. Все разнообразные формы Р. можно подразделить на три главнейших вида: Р. в виде электрического тока, или Р. проводящий, Р. конвекционный и Р. разрывной. Р. в виде тока происходит тогда, когда наэлектризованное тело соединяется с землей или с другим телом, обладающим электричеством, равным по количеству и противоположным по знаку с электричеством на разряжающемся теле, при посредстве проводников или даже изоляторов, но изоляторов, у которых поверхность покрыта слоем, проводящим электричество , напр. поверхность смочена или загрязнена. В этих случаях происходит полный Р. данного тела, причем продолжительность этого Р. обусловливается сопротивлением и формой (см. Самоиндукция) проводников, чрез которые происходит Р. Чем меньше сопротивление и коэффициент самоиндукции проводников, тем быстрее происходит Р. тела. Тело разряжается отчасти, т. е. его Р. происходит неполный, когда оно соединяется проводниками с каким-либо другим телом, не наэлектризованным или наэлектризованным слабее, чем оно. В этих случаях тем большая часть электричества теряется телом, чем больше емкость того тела, которое присоединяется к нему при помощи проводников. Явления, сопровождающие Р. в виде тока, качественно одинаковы с явлениями, которые вызываются электрическим током, возбуждаемым обыкновенными гальваническими элементами. Р. конвенционный происходит в том случае, когда хорошо изолированное тело находится в среде жидкой или газообразной, содержащей в себе частицы, способные электризоваться и под влиянием электрических сил способные двигаться в этой среде. Р. разрывной - это Р. тела или в землю, или в другое тело, противоположно наэлектризованное, через среду, не проводящую электричество. Явление происходит так, как будто непроводящая среда уступает действию тех натяжений, которые возникают в ней под влиянием электризации тела, и предоставляет путь электричеству. Такой разрывной Р. всегда сопровождается световыми явлениями и может происходить в различных формах. Но все эти формы разрывного Р. можно подразделить на три категории: Р. при помощи искры, Р. при помощи кисти, Р. сопровождающийся сиянием, или тихий P. Все эти Р. имеют между собой сходство в том отношении, что, несмотря на малую продолжительность, каждый из них представляет совокупность нескольких Р., т. е. при этих Р. тело теряет свое электричество не непрерывно, а перемежающимся образом. Р. при помощи искры является в большинстве случаев колебательным (см. Колебательный Р.). Р. при помощи искры образуется тогда, когда к наэлектризованному телу, находящемуся в каком-либо газе немалой упругости или в жидкости, приближено достаточно близко другое тело, проводящее электричество и соединенное с землей или же наэлектризованное противоположно данному телу. Искра может образоваться и тогда, когда между такими двумя телами будет находиться слой какого-либо твердого изолятора. В этом случае искра пробивает этот слой, образуя в нем сквозное отверстие и трещины. Искра сопровождается всегда особым треском, происходящим от быстрого потрясения той среды, в которой она получается. Когда искра коротка, она имеет вид светлой прямолинейной черты. Толщина этой черты обусловливается количеством электричества, которое теряется наэлектризованным телом при помощи этой искры. По мере увеличения длины искры она становится тоньше и вместе с тем отклоняется от вида прямолинейной черты, принимает форму зигзагообразной линии, а затем, при дальнейшем удлинении, разветвляется и, наконец, переходит в форму кисти (табл., фиг. 1). При помощи вращающегося зеркала можно обнаружить, что появляющаяся искра состоит в действительности из целого ряда отдельных искорок, следующих одна за другой через некоторый промежуток времени. Длина образующейся искры, или так называемое разрядное расстояние, зависит от разности потенциалов тех тел, между которыми получается эта искра. Однако и при одной и той же разности потенциалов двух тел длина образующейся между ними искры изменяется несколько в зависимости от формы этих тел. Так, при данной разности потенциалов искра получается длиннее, когда она образуется между двумя дисками, чем в том случае, когда она должна проскочить между двумя шарами. Да и для различных шаров искра не одинаковой длины. Она тем длиннее, чем больше разнятся друг от друга по размерам два шара. При данной разности потенциалов получается наиболее короткая искра, т. е. получается наименьшее разрядное расстояние, в том случае, когда искра должна получиться между двумя шарами одинаковых размеров. Изменение упругости газа оказывает весьма большое влияние на величину разности потенциалов, необходимой для образования искры данной длины. С уменьшением упругости газа эта разность потенциалов также уменьшается. Природа газа, в котором является искра, оказывает немалое влияние на величину необходимой разности потенциалов. При одной и той же длине искры и при одной и той же упругости газа эта разность потенциалов - наименьшая для водорода, она больше для воздуха и еще больше для угольной кислоты. Для получения искры в жидкости требуется разность потенциалов большая, чем для получения такой же искры в газе. Вещество тел, между которыми образуется искра, оказывает весьма малое влияние на разность потенциалов, нужную для возникновения искры. При малых длинах искры в воздухе или в другом каком-либо газе образующая искру разность потенциалов весьма близко пропорциональна длине искры. При больших длинах искры связь между длиною искры и необходимой для этого разностью потенциалов не так проста. В этом случае при возрастании разности потенциалов длина искры увеличивается быстре увеличения разности потенциалов. В следующей таблице содержатся данные для выражения длины искр и соответствующих им разностей потенциалов (искры образуются между двумя дисками, у одного поверхность мало выпуклая).
| Длина искры, в стм | Разность потенциалов, в вольтах |
| 0,0205 | 1000 |
| 0,0430 | 2000 |
| 0,0660 | 3000 |
| 0,1176 | 5000 |
| 0,2863 | 10000 |
| 0,3378 | 11300 |
РАЗРЯД ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ.
Век, в котором мы живем, можно назвать временем электричества. Работа компьютеров, телевизоров, автомобилей, спутников, приборов искусственного освещения - это лишь малая часть примеров, где оно используется. Одним из интересных и важных для человека процессов является электрический разряд. Рассмотрим подробнее, что он собой представляет.
Краткая история изучения электричества
Когда человек познакомился с электричеством? Ответить на этот вопрос сложно, поскольку поставлен он некорректным образом, ведь наиболее яркое природное явление - молния, известная с незапамятных времен.
Осмысленное изучение электрических процессов началось лишь с конца первой половины XVIII века. Здесь следует отметить серьезный вклад в представления человека об электричестве Чарльза Кулона, исследовавшего силу взаимодействия заряженных частиц, Георга Ома, математически описавшего параметры тока в замкнутой цепи, и Бенджамина Франклина, который провел множество экспериментов, изучая природу вышеназванной молнии. Помимо них, большую роль в развитии сыграли такие ученые, как Луиджи Гальвани (изучение нервных импульсов, изобретение первой «батарейки») и Майкл Фарадей (исследование тока в электролитах).
Достижения всех названных ученых создали прочный фундамент для изучения и понимания сложных электрических процессов, одним из которых является электрический разряд.
Что представляет собой разряд и какие условия необходимы для его существования?
Разряд электрического тока - это физический процесс, который характеризуется наличием потока заряженных частиц между двумя пространственными областями, имеющими разный потенциал в газовой среде. Разберем это определение.
Во-первых, когда говорят о разряде, то всегда имеют в виду газ. Разряды в жидкостях и твердых телах тоже могут возникать (пробой твердого конденсатора), однако процесс изучения этого явления проще рассмотреть в менее плотной среде. Более того, именно разряды в газах часто наблюдаются и имеют большое значение для жизнедеятельности человека.
Во-вторых, как сказано в определении электрического разряда, он возникает только при соблюдении двух важных условий:
- при существования разности потенциалов (напряженности электрического поля);
- наличии носителей заряда (свободных ионов и электронов).
Разность потенциалов обеспечивает направленное движение заряда. Если она превышает некоторое пороговое значение, то несамостоятельный разряд переходит в самоподдерживающийся или самостоятельный.
Что касается свободных носителей заряда, то в любом газе они всегда присутствуют. Их концентрация, естественно, зависит от ряда внешних факторов и свойств самого газа, но сам факт их наличия является бесспорным. Связано это с существованием таких источников ионизации нейтральных атомов и молекул, как ультрафиолетовые лучи от Солнца, космическое излучение и естественная радиация нашей планеты.
Соотношение между разностью потенциалов и концентрацией носителей определяет характер разряда.
Виды электрических разрядов
Приведем список этих видов, а затем подробнее охарактеризуем каждый из них. Итак, все разряды в газовых средах принято разделять на следующие:
- тлеющий;
- искровой;
- дуговой;
- коронный.
Физически они отличаются друг от друга лишь мощностью (плотностью тока) и, как следствие, температурой, а также характером их проявления во времени. Во всех случаях речь идет о переносе положительного заряда (катионы) к катоду (область низкого потенциала) и отрицательного заряда (анионы, электроны) к аноду (зона высокого потенциала).
Тлеющий разряд
Для его существования необходимо создать низкие давления газа (в сотни и тысячи раз меньше атмосферного). Тлеющий разряд наблюдается в катодных трубках, которые заполняются каким-либо газом (например, Ne, Ar, Kr и другие). Приложение напряжения к электродам трубки приводит к активации следующего процесса: имеющиеся в газе катионы начинают ускоренно двигаться, достигнув катода, они ударяют по нему, передавая импульс и выбивая электроны. Последние при наличии достаточной кинетической энергии могут приводить к ионизации нейтральных молекул газа. Описанный процесс будет самоподдерживающимся только в случае достаточной энергии катионов, бомбардирующих катод, и их определенного количества, что зависит от разности потенциалов на электродах и давления газа в трубке.
Тлеющий разряд светится. Излучение электромагнитных волн обусловлено двумя идущими параллельно процессами:
- рекомбинация пар электрон-катион, сопровождаемая выделением энергии;
- переход нейтральных молекул (атомов) газа из возбужденного состояния в основное.
Типичными характеристиками этого вида разряда являются небольшие токи (несколько миллиампер) и небольшие стационарные напряжения (100-400 В), однако пороговое напряжение равно нескольким тысячам вольт, что зависит от давления газа.
Примерами тлеющего разряда являются люминесцентные и неоновые лампы. В природе к этому типу можно отнести северное сияние (движение потоков ионов в магнитном поле Земли).
Искровой разряд
Это типичный вид разряда, который проявляется в Для его существования необходимо не только наличие больших давлений газа (1 атм и больше), но и огромных напряжений. Воздух представляет собой достаточно хороший диэлектрик (изолятор). Его проницаемость лежит в пределах от 4 до 30 кВ/см, что зависит от наличия в нем влажности и твердых частиц. Эти цифры говорят о том, что для получения пробоя (искры) необходимо приложить минимум 4 000 000 вольт на каждый метр воздуха!
В природе такие условия возникают в кучевых облаках, когда в результате процессов трения между воздушными массами, конвекции воздуха и кристаллизации (конденсации) происходит перераспределение зарядов таким образом, что нижние слои туч заряжаются отрицательно, а верхние - положительно. Разность потенциалов постепенно накапливается, когда ее значение начинает превышать изоляционные возможности воздуха (несколько млн вольт на метр), то возникает молния - электрический разряд, который длится в течение долей секунды. Сила тока в нем достигает 10-40 тысяч ампер, а температура плазмы в канале поднимается до 20 000 К.
Минимальную энергию, которая выделяется в процессе молнии, можно вычислить, если принять во внимание следующие данные: процесс развивается в течение t=1*10 -6 с, I = 10 000 А, U = 10 9 В, тогда получим:
E = I*U*t = 10 млн Дж
Полученная цифра эквивалентна энергии, которая освобождается при взрыве 250 кг динамита.
Так же как и искровой, он возникает при наличии достаточного давления в газе. Его характеристики практически полностью аналогичны искровому, но имеются и отличия:
- во-первых, токи достигают десяти тысяч ампер, но напряжение при этом составляет несколько сотен вольт, что связано с высокой проводимостью среды;
- во-вторых, дуговой разряд существует стабильно во времени, в отличие от искрового.
Переход в этот вид разряда осуществляется постепенным повышением напряжения. Поддерживается разряд за счет термоэлектронной эмиссии с катода. Ярким его примером является сварочная дуга.
Коронный разряд
Этот тип электрического разряда в газах часто наблюдали моряки, которые путешествовали в Новый Мир, открытый Колумбом. Они называли синеватое свечение на концах мачт «огнями Святого Эльма».
Возникает коронный разряд вокруг объектов, имеющих очень сильную напряженность электрического поля. Такие условия создаются вблизи острых предметов (мачт кораблей, зданий с остроконечными крышами). Когда тело имеет некоторый статический заряд, то напряженность поля на его концах приводит к ионизации окружающего воздуха. Возникшие ионы начинают свой дрейф к источнику поля. Эти слабые токи, вызывающие аналогичные процессы, что и в случае тлеющего разряда, приводят к появлению свечения.
Опасность разрядов для здоровья человека
Коронный и тлеющий разряды особой опасности не представляют для человека, поскольку они характеризуются низкими токами (миллиамперы). Два других из вышеназванных разрядов являются смертельно опасными в случае прямого контакта с ними.
Если человек наблюдает приближение молнии, то он должен отключить все электроприборы (включая мобильные телефоны), а также расположиться так, чтобы не выделяться среди окружающей местности в плане высоты.
Разряд электрический* - Потеря электричества каким-либо наэлектризованным телом, т. е. Разряд электрический* этого тела, может происходить различными способами, вследствие чего и явления, сопровождающие Разряд электрический*, могут получаться по характеру весьма неодинаковые. Все разнообразные формы Разряд электрический* можно подразделить на три главнейших вида: Разряд электрический* в виде электрического тока, или Разряд электрический* проводящий, Разряд электрический* конвекционный и Разряд электрический* разрывной. Разряд электрический* в виде тока происходит тогда, когда наэлектризованное тело соединяется с землей или с другим телом, обладающим м, равным по количеству и противоположным по знаку с электричеством на разряжающемся теле, при посредстве проводников или даже изоляторов, но изоляторов, у которых покрыта слоем, проводящим электричество, напр. поверхность смочена или загрязнена. В этих случаях происходит полный Разряд электрический* данного тела, причем продолжительность этого Разряд электрический* обусловливается м и формой (см. ) проводников, чрез которые происходит Разряд электрический* Чем меньше сопротивление и самоиндукции проводников, тем быстрее происходит Разряд электрический* тела. Тело разряжается отчасти, т. е. его Разряд электрический* происходит неполный, когда оно соединяется проводниками с каким-либо другим телом, не наэлектризованным или наэлектризованным слабее, чем оно. В этих случаях тем большая часть электричества теряется телом, чем больше емкость того тела, которое присоединяется к нему при помощи проводников. Явления, сопровождающие Разряд электрический* в виде тока, качественно одинаковы с явлениями, которые вызываются электрическим током, возбуждаемым обыкновенными гальваническими элементами. Разряд электрический* конвенционный происходит в том случае, когда хорошо изолированное тело находится в среде жидкой или газообразной, содержащей в себе частицы, способные электризоваться и под влиянием электрических сил способные двигаться в этой среде. Разряд электрический* разрывной - это Разряд электрический* тела или в землю, или в другое тело, противоположно наэлектризованное, через среду, не проводящую электричество. Явление происходит так, как будто непроводящая среда уступает действию тех натяжений, которые возникают в ней под влиянием электризации тела, и предоставляет путь электричеству. Такой разрывной Разряд электрический* всегда сопровождается световыми явлениями и может происходить в различных формах. Но все эти формы разрывного Разряд электрический* можно подразделить на три категории: Разряд электрический* при помощи искры, Разряд электрический* при помощи кисти, Разряд электрический* сопровождающийся сиянием, или тихий P. Все эти Разряд электрический* имеют между собой сходство в том отношении, что, несмотря на малую продолжительность, каждый из них представляет совокупность нескольких Разряд электрический*, т. е. при этих Разряд электрический* тело теряет свое электричество не непрерывно, а перемежающимся образом. Разряд электрический* при помощи искры является в большинстве случаев колебательным (см. Колебательный Разряд электрический*). Разряд электрический* при помощи искры образуется тогда, когда к наэлектризованному телу, находящемуся в каком-либо газе немалой упругости или в жидкости, приближено достаточно близко другое тело, проводящее электричество и соединенное с землей или же наэлектризованное противоположно данному телу. Искра может образоваться и тогда, когда между такими двумя телами будет находиться слой какого-либо твердого изолятора. В этом случае искра пробивает этот слой, образуя в нем сквозное отверстие и трещины. Искра сопровождается всегда особым треском, происходящим от быстрого потрясения той среды, в которой она получается. Когда искра коротка, она имеет вид светлой прямолинейной черты. Толщина этой черты обусловливается м электричества, которое теряется наэлектризованным телом при помощи этой искры. По мере увеличения длины искры она становится тоньше и вместе с тем отклоняется от вида прямолинейной черты, принимает форму зигзагообразной линии, а затем, при дальнейшем удлинении, разветвляется и, наконец, переходит в форму кисти (табл., фиг. 1). При помощи вращающегося зеркала можно обнаружить, что появляющаяся искра состоит в действительности из целого ряда отдельных искорок, следующих одна за другой через некоторый времени. Длина образующейся искры, или так называемое разрядное расстояние, зависит от разности потенциалов тех тел, между которыми получается эта искра. Однако и при одной и той же разности потенциалов двух тел длина образующейся между ними искры изменяется несколько в зависимости от формы этих тел. Так, при данной разности потенциалов искра получается длиннее, когда она образуется между двумя дисками, чем в том случае, когда она должна проскочить между двумя шарами. Да и для различных шаров искра не одинаковой длины. Она тем длиннее, чем больше разнятся друг от друга по размерам два шара. При данной разности потенциалов получается наиболее короткая искра, т. е. получается наименьшее разрядное расстояние, в том случае, когда искра должна получиться между двумя шарами одинаковых размеров. Изменение упругости газа оказывает весьма большое влияние на величину разности потенциалов, необходимой для образования искры данной длины. С уменьшением упругости газа эта разность потенциалов также уменьшается. газа, в котором является искра, оказывает немалое влияние на величину необходимой разности потенциалов. При одной и той же длине искры и при одной и той же упругости газа эта разность потенциалов - наименьшая для водорода, она больше для воздуха и еще больше для угольной кислоты. Для получения искры в жидкости требуется разность потенциалов большая, чем для получения такой же искры в газе. Вещество тел, между которыми образуется искра, оказывает весьма малое влияние на разность потенциалов, нужную для возникновения искры. При малых длинах искры в воздухе или в другом каком-либо газе образующая искру разность потенциалов весьма близко пропорциональна длине искры. При больших длинах искры связь между длиною искры и необходимой для этого разностью потенциалов не так проста. В этом случае при возрастании разности потенциалов длина искры увеличивается быстре увеличения разности потенциалов. В следующей таблице содержатся данные для выражения длины искр и соответствующих им разностей потенциалов (искры образуются между двумя дисками, у одного поверхность мало выпуклая).
| Длина искры, в стм | Разность потенциалов, в вольтах |
РАЗРЯД ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ.
Загрузка...