Что такое электрический разряд

Электрический разряд

Электрический разряд — процесс протекания электрического тока связанный со значительным увеличением электропроводимости среды относительно его нормального состояния.

Увеличение электропроводности обеспечивается наличием дополнительных свободных носителей заряда. Электрические разряды можно разделить на:

Переход от несамостоятельного разряда к самостоятельному называется электрическим пробоем.

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Электрический разряд» в других словарях:

электрический разряд — в газе; электрический разряд; разряд; отрасл. газовый разряд Совокупность явлений, происходящих в газе в связи с прохождением через него электрического тока … Политехнический терминологический толковый словарь

электрический разряд — (напр. в электрофильтре) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN electrical discharge … Справочник технического переводчика

электрический разряд — elektros išlydis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electrical discharge vok. elektrische Entladung, f rus. электрический разряд, m pranc. décharge électrique, f … Automatikos terminų žodynas

электрический разряд — elektros išlydis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektros srovės tekėjimas jonizuotose dujose. atitikmenys: angl. electric discharge rus. электрический разряд … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

электрический разряд — elektros išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electric discharge vok. elektrische Entladung, f rus. электрический разряд, m pranc. décharge électrique, f … Fizikos terminų žodynas

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ — (газовый разряд) прохождение электрического тока через газ под действием электрического поля. Особенность газов состоит в том, что электрический разряд в газах сам создает в них носители заряда свободные электроны и ионы и обусловливает их… … Большой Энциклопедический словарь

электрический разряд в газе — электрический разряд в газе; электрический разряд; разряд; отрасл. газовый разряд Совокупность явлений, происходящих в газе в связи с прохождением через него электрического тока … Политехнический терминологический толковый словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗЕ — (3) … Большая политехническая энциклопедия

электрический разряд в газе — газовый разряд Совокупность явлений, происходящих в газе или парах при прохождении через них электрического тока. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы Синонимы газовый разряд … Справочник технического переводчика

электрический разряд высокой энергии — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN high energy electrical discharge … Справочник технического переводчика

Источник

Электрический разряд: понятие, виды, энергия и единицы измерения

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.

Вам будет интересно: Значение слова «вразумить»: это что значит?

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 физики электричества сыграли такие ученые, как Луиджи Гальвани (изучение нервных импульсов, изобретение первой «батарейки») и Майкл Фарадей (исследование тока в электролитах).

Вам будет интересно: Вузы Кургана: топ лучших, бюджетные места, специальности

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.

Вам будет интересно: Долгосрочные активы – это что такое? Определение, особенности учета

Во-вторых, как сказано в определении электрического разряда, он возникает только при соблюдении двух важных условий:

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:

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:

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 атмосферного электрического разряда, который проявляется в виде молнии. 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!

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 = 109 В, тогда получим:

Полученная цифра эквивалентна энергии, которая освобождается при взрыве 250 кг динамита.

Дуговой разряд

Так же как и искровой, он возникает при наличии достаточного давления в газе. Его характеристики практически полностью аналогичны искровому, но имеются и отличия:

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.

Источник

Разряд электрический*

Разность потенциалов, в вольтах

Электрическая искра имеет цветовой оттенок в зависимости от природы тел, между которыми она образуется. Так, она окрашена в зеленый цвет, когда появляется между медными или серебряными телами; она имеет красноватый оттенок, когда получается между железными телами. Спектры искр состоят из светлых линий, причем часть этих линий соответствует спектрам тех металлов, из которых приготовлены тела, разряжающиеся через эти искры; другая часть линий принадлежит спектрам газов, в которых образуются искры. Чем сильнее искра, тем ярче получаются металлические спектральные линии. Р. при помощи кисти получается обыкновенно в том случае, когда изолированное проводящее тело, находящееся в газе, сильно наэлектризовано и вблизи его нет другого тела на таком расстоянии, чтобы могла образоваться искра. Кисть появляется на более выдающихся частях поверхности тела. На конце острия особенно легко получается кисть. В воздухе кисть имеет фиолетовый оттенок и состоит из большего числа разветвлений в виде весьма тонких веточек. Все эти веточки как бы исходят из одного корешка, более яркого по свету и расположенного на положительно наэлектризованном теле (фиг. 2). Другое тело, находящееся поблизости к первому и наэлектризованное отрицательно, покрывается на стороне, обращенной к кисти, светящимся слоем. Когда Р. происходит между двумя остриями, то на положительном острие получается кисть, а на отрицательном является лишь светящаяся точка. Возникновение кисти сопровождается всегда особым свистящим и шипящим звуком. Весьма интересны фигуры, получающиеся на фотографических пластинках, подвергнутых действию Р. через острие и затем проявленных. Эти фигуры весьма неодинаковы для положительного и отрицательного элекричества Помещенные здесь рисунки (фиг. 3, 4) представляют копии фигур, полученных на фотографических пластинках покойным лаборантом физ. лаборатории Спб. унив. Н. Н. Хамонтовым. Тихий Р., или Р. при помощи сияния, получается в том случае, когда наэлектризованное тело находится в газе, имеющем малую упругость. Особенно хорошо наблюдается это явление в Гейсслеровых трубках (см. Гейсслеровы трубки). В Гейсслеровых трубках сияние получается как бы всходящим из конца положительного электрода (анода). Это сияние заполняет собой внутренность трубки (оно называется положителным светом) и отделяется темным пространством от другого света, начинающегося у отрицательного электрода (катода), который является при этом весь окруженным светящимся ореолом. Положительный свет представляет обыкновенно ряд параллельно расположенных, слегка выпуклых светящихся слоев, отделенных друг от друга темными промежутками (явление стратификации, фиг. 5). С изменением упругости газа в Гейсслеровой трубке изменяется и самое свечение ее. Чем меньше эта упругость, тем слабее развивается положительный свет в ней и тем резче получается отрицательное свечение. Цвет свечения в Гейсслеровой трубке зависит от природы газа, наполняющего ее. В трубке, заполненной воздухом, положительный свет имеет красноватый оттенок, отрицательный свет — голубоватый; трубка с водородом, светится красноватым, с азотом медно-красным, с кислородом розовым с угольной кислотой и окисью углерода — светло-сероватым светом. Спектр свечения в Гейсслеровой трубке обнаруживает лишь линии, принадлежащие газу в этой трубке. В этом спектре не наблюдаются линии, соответствующие спектру металла электродов. Наблюдения показывают, что при свечении Гейсслеровой трубки температура газа в ней может быть весьма небольшая, она может быть меньше 100°. Магнит оказывает значительное влияние на форму свечения газа в Гейсслеровой трубке. Действие магнита в этом случае подобно действию его на гибкие проводники с токами. Стратификация положительного света начинается при некоторой упругости, она усиливается вместе с разрежением, т. е. число слоев возрастает, когда упругость газа уменьшается, но так продолжается до определенной упругости. При некоторой упругости число слоев начинает уменьшаться, самые слои становятся толще, и наконец они совсем исчезают. Когда упругость в трубке доводится до весьма малой величины, когда она измеряется миллионными долями атмосферы, характер световых явлений в трубке совершенно изменяется. В этом случае положительный свет почти вполне исчезает и в трубке является лишь один отрицательный свет в виде слабо светящегося пучка лучей, как бы исходящих по направлению нормалей к поверхности катода. Трубки с таким разрежением носят название трубок Крукса. Лучи, испускаемые катодом, так называемые катодные лучи, встречая стеклянную поверхность трубки, возбуждают довольно яркую фосфоресценцию в стекле, имеющую зеленый оттенок. Эти лучи возбуждают фосфоресценцию и во многих других телах, если только они падают на эти тела. Так, особенно ярко фосфоресцируют алмазы, рубины и др. минералы. Катодные лучи при встрече с твердыми телами, находящимися внутри трубки, производят значительное нагревание этих тел и могут вызвать даже сильное накаливание их. Катодные лучи испытывают действие магнита — они отклоняются последним. Они производят давление на тело, на которое падают, и могут вызвать движение этого тела. Так, при помощи катодных лучей можно заставить вращаться маленькое мельничное колесико, помещенное внутри Круксовой трубки. Из исследования природы катодных лучей оказалось, что эти лучи представляют собой быстро движущиеся по направлению от катода материальные частички, заряженные отрицательным электричеством. Там, где катодные лучи встречают твердое тело, возбуждаются особые лучи, открытые Рентгеном (см. Рентгеновские лучи).

Полезное

Смотреть что такое «Разряд электрический*» в других словарях:

Разряд электрический — 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.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Разряд электрический в газах — [electric gas discharge] прохождение электрического тока через газовую среду под действием электрического поля, сопровождающееся изменением состояния газа. Газы становятся электропроводными только при их ионизации. Если электрический разряд в… … Энциклопедический словарь по металлургии

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗЕ — (3) … Большая политехническая энциклопедия

электрический разряд в газах — (газовый разряд), прохождение электрического тока через газ под действием электрического поля. Особенность газов состоит в том, что электрический разряд в газах сам создаёт в них носители заряда свободные электроны и ионы и обусловливает их… … Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — 1) свойственный электричеству. 2) быстрый, подобно электрической искре. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ а) Свойственный электричеству. b) Быстрый, как электрическая искра. Объяснение… … Словарь иностранных слов русского языка

Электрический разряд — Электрический разряд процесс протекания электрического тока связанный со значительным увеличением электропроводимости среды относительно его нормального состояния. Увеличение электропроводности обеспечивается наличием дополнительных… … Википедия

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ — (газовый разряд) прохождение электрического тока через газ под действием электрического поля. Особенность газов состоит в том, что электрический разряд в газах сам создает в них носители заряда свободные электроны и ионы и обусловливает их… … Большой Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, электрическая, электрическое. 1. прил. к электричество. Электрический ток. Электрическая энергия. Электрический заряд. Электрический разряд. || Возбуждающий, производящий электричество. Электрическая машина. Электрическая станция.… … Толковый словарь Ушакова

электрический разряд в газе — электрический разряд в газе; электрический разряд; разряд; отрасл. газовый разряд Совокупность явлений, происходящих в газе в связи с прохождением через него электрического тока … Политехнический терминологический толковый словарь

электрический разряд — в газе; электрический разряд; разряд; отрасл. газовый разряд Совокупность явлений, происходящих в газе в связи с прохождением через него электрического тока … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В

Существует множество видов Э. р. в г. в зависимости от характера приложенного поля (пост. электрич. поле, переменное, импульсное, ВЧ, СВЧ), от давления газа, формы и расположения электродов и т. п. Ниже даны общее описание и примерная классификация разрядных явлений, рассмотрены их осн. составляющие элементы и более подробно- важнейшие виды разрядов.

Такие разряды и ток, к-рые существуют только при действии постороннего ионизующего агента или, напр., благодаря электронной эмиссии, вызванной накаливанием катода, наз. несамостоятельными.

При нек-ром напряжении, зависящем от рода газа, давления r и расстояния между электродами d, происходит пробой и зажигается самостоятельный разряд, к-рый не нуждается в постороннем источнике ионизации.

Пробой газа начинается от случайных или искусственно впрыскиваемых нач. электронов, к-рые набирают в элек-трич. поле энергию, а затем теряют её на возбуждение и ионизацию атомов. В результате ионизации вместо одного энергичного электрона появляются два медленных, они снова набирают энергию и т. д.- развивается лавина электронная. За с ток вырастает на неск. порядков.
Дальнейший ход процесса зависит от ряда условий. При небольших давлениях (

1 см) и напряжение В. При большом межэлектродном расстоянии образуется однородный светящийся столб (положит. столб разряда), представляющий собой плазму. Плазма тлеющего разряда неравновесная, электронная темп-paК значительно больше газовой темп-ры степень ионизации плазмы тлеющего разряда низкая,

В дуге выделяется большая мощность, стеклянная трубка быстро разрушилась бы от перегрева. Длительно поддерживать дугу в замкнутом сосуде можно только при спец. охлаждении. Дугу часто зажигают в открытом воздухе. В дуговом разряде плазма чаще всего равновесная, с К и соответствующей таким темп-рам степенью ионизации Какой разряд получится после пробоя, зависит от давления, напряжения и сопротивления и на графике определяется местом пересечения BAX разряда нагрузочной прямой -эдс источника питания (рис. 1).

Несущественна роль электродных процессов и в большинстве разрядов в быстропеременных полях. Поэтому разряды можно классифицировать, и не учитывая признаки, связанные с электродными эффектами, а по состоянию плазмы разряда и частоте электрич. поля. По характеру ионизац. состояния газа можно различать: 1) пробой;

2) поддержание электрич. полем неравновесной плазмы;

3) поддержание равновесной плазмы. Электрич. поля, вызывающие газовые разряды, делятся по частотам на: 1) постоянные, включая низкочастотные и не слишком кратковременные импульсные; 2) высокочастотные (ВЧ), с частотами сверхвысокочастотные (СВЧ), с и длинами волн

4) оптические (от далёкого ИК до УФ). Все вариантов разрядов реализуются на опыте, многие нашли широкое применение в физ. эксперименте и технике (табл. 1).

Табл. 1.- Классификация разрядов

Табл. 2.- Оценочные значения параметров слабоионизованного газа

В 1 см 3 за 1 с электрич. поле совершает над электронами работу Это есть джоулево тепло тока, передаваемое электронами газу при столкновениях. Упругая передача в одном эфф. столкновении составляет долю от энергии электрона(M.— масса атома); В молекулярном газе электрон гораздо больше тратит на возбуждение колебаний молекул; . Cp. энергия электрона соответствует балансу между приобретением и передачей энергии газу; баланс устанавливается очень быстро, за время . При не зависящем от энергии транспортном сечении и максвелловском распределении скоростей ср. энергия . Действует закон подобия: e

Е/N. В положит. столое тлеющего разряда эВ. Когда частота электрон-электронных столкновений много меньше электронный спектр далёк от максвелловского и имеет условный смысл. Более строгие выражения для и др. параметров находят, решая кинетич. ур-ние для ф-ции распределения электронов по скоростям

С учётом (2)

Эта ф-ла неплохо описывает эксперим. кривые Пашена (рис. 3), имеющие минимум при следующих параметрах:

где -экспонента. В точке минимума кривой Пашена условия по pd оптимальны для размножения электронов.

Рис. 3. Потенциалы зажигания в постоянном поле (кривые Пашена).

В осциллирующем поле электрон совершает колебания: при -свободные, с амплитудой ; при -дрейфовые, с Если а много меньше характерных размеров разрядного объёма (что типично для СВЧ-диапазона), то лавины локализованы. Ионизация, вызванная случайным электроном, нарастает, если её частота превышает частоту диффузии электрона к стенкам В начале процесса зарядов мало и электроны диффундируют свободно с коэф. диффузии Пороговое для пробоя среднеквадратичное поле E, определяется из условия в электроотрицат. газе Порог пробоя Е t (р )имеет минимум в зависимости от давления (рис. 4). Это объясняется следующим. При больших р. когда электрон набирает в перем. поле энергию примерно так же, как в постоянном, и Ионизация идёт интенсивно,

если ср. энергия электрона порядка I, т. е.не меняется, и, следовательно,При низких р, когдаочень сильна диффузия, и чтобы произошёл пробой (т. е. было выполнено условие поле должно возрастать при уменьшении р. Минимум соответствует такому р, когда Для СВЧ-диапазона тор. В/см. В качеств. отношении сказанное справедливо и для оптич. пробоя, но для оптич. частот p min

10 3 атм (см. Оптические разряды). При понижении частоты в ВЧ-диапазоне амплитуды дрейфовых колебаний могут оказаться сравнимыми с размерами сосуда. Тогда электроны начинают ударяться о стенки, их потери и порог пробоя скачкообразно возрастают.

Тлеющий разряд. Неотъемлемым элементом тлеющего разряда является катодный слой положительного пространственного заряда с сильным полем у катода и значит. катодным падением потенциала V к

150-400 В. Именно им обусловлено т. н. отрицательное тлеющее свечение за катодом, откуда и название разряда. Положит. плазменный столб играет роль проводника, соединяющего катодные части разряда с анодом (рис. 5). При уменьшении расстояния между электродами сначала сокращается именно он, потом фарадеево тёмное пространство (см. Тлеющий разряд), а катодный слой не изменяется, и лишь когда не хватает места для него (и отчасти для отрицат. свечения), горение разряда сильно затрудняется. Разряд может гореть и в сосудах замыслова-юй формы. Вследствие оседания электронов на стенках возникает дополнит. поле, к-рое векторно складывается с внешним. Силовые линии результирующего поля, протягиваясь от анода к катоду, повторяют все изгибы трубки.

Тем самым сокращается толщина области d, где должно происходить осн. размножение электронов и осуществляется самоподдержание тока. Уменьшение d приводит к наиб. выгодным для размножения условиям, отвечающим минимуму напряжения на кривых Пашена (рис. 3) и ф-лам (5).

Когда ток занимает не весь катод, плотность тока на катоде j н имеет вполне определённое «нормальное» значение, удовлетворяющее закону подобия:

где

столба и всей дуги падающая (рис. 7). Напряжение горения дуги складывается из напряжения на положит. столбе, пропорционального его длине, катодного и анодного падений напряжения. Когда на аноде образуется анодное пятно с анодное напряжение

резко уменьшается от V a 40 В до 10 В при i15-20 А. Из-за большой плотности тока анод в пятне испаряется (темп-ра 4200 К), при этом дуга «шипит».

1 тор, V10-20 В, i

1 А) с искусственно накаливаемым катодом.

Рис. 7. ВАХ угольной дуги в воздухе; d- расстояние между электродами.

Высокочастотные разряды бывают двух типов: индукционные (ВЧИ) и ёмкостные (ВЧЕ). Безэлектродный ВЧИ-разряд обычно зажигают внутри диэлектрич. трубки, вставленной в катушку (достаточно и неск. витков), по к-рой пропускается ВЧ-ток (рис. 8, а). В этом случае перем. продольное магн. поле индуцирует в разрядной плазме кольцевые замкнутые поле Е и токи. ВЧИ-разряды чаще зажигают при р1 атм. Плазма ВЧИ-разряда равновесна, подобно плазме столба дуги, Т8000- 11 000 К. В устройствах небольшой мощности (

1 кВт) тепло отводится за счёт теплопроводности к охлаждаемым стенкам; в мощных устройствах (

10-10 3 кВт) по трубке продувают газ со скоростью и

1 м/с. Поток отжимает плазму от стенок и выносит тепло с плазменной струёй. Режим горения оптимален при таких темп-ре Т, проводимости s(T) и радиусе плазменного столба R, что толщина скин-слоя d = с/., на к-рый ВЧ-поле проникает в проводник, меньше, но сравнима с R

ВЧЕ-разряд при низких и ср. давлениях (p

Существуют две формы горения ВЧЕ-разряда. В a-форме приэлектродные слои практически лишены проводимости и плазменный ток замыкается на электроды токами смещения. Этому режиму соответствуют небольшие плотности тока j

СВЧ-разряды зажигают в резонаторах, в диэлектрич. трубке, пересекающей волновод; в последнем случае обычно при р= 1 атм. Как и в ВЧИ-разряде, через трубку продувают газ. Разрядная плазма квазиравновесна, но темп-pa при мощностях

4000-6000 К. Она не поднимается выше, т. к. от сильнее ионизованной плазмы СВЧ-излучение отражается (см. также Оптические разряды).

Лавинно-стримерный переход может произойти лишь при сильном внеш. поле Е 0 , при к-ром поле пространственного заряда головки лавины достигает внешнего. Это случается, когда в лавине нарождается Nехр[a(E 0 )d]

10 8 электронов или a(E 0 )d18-20 (условие Мика). Радиус стримерного канала r

10 см от вершины. Поэтому перекрытие стримером воздушного промежутка с d20 см к пробою не приводит. В этих случаях действует лидерный механизм.

Лидер-плазменный канал, прорастающий со скоростью u л

10 б см/с, но обладающий гораздо более высокой проводимостью благодаря повыш. темп-ре газа Т 5000 К, что исключает прилипание. Лидерный ток i л

1 А складывается из токов множества стримеров, зарождающихся у лидерной вершины. Этот суммарный ток достаточен, чтобы нагреть воздух до Т2500 К, когда прекращается прилипание. Схема лидерного процесса в многометровом воздушном промежутке между стержневым анодом и заземлённой плоскостью (что типично для экспериментов) показана на рис. 9. Лидерный канал, обладая высокой проводимостью, в значит. мере переносит потенциал анода к вершине, где поле очень сильное, как около острия.

Рис. 9. Лидер: 1- светящаяся головка (r

Напряжение пробоя длинных промежутков (

10 м) достигает MB, но ср. поля в промежутке ( Е

10 9 см/с проходит обратная волна снятия напряжения (возвратный удар). Благодаря сильнейшему полю на фронте волны ионизация в канале резко возрастает и он превращается в искровой с равновесной плазмой при Т е Т20 000 К.

При постепенном подъёме напряжения на стержневом электроде искровому пробою предшествует коронный разряд, напряжение зажигания к-рого ниже, чем напряжение пробоя.

Применения. Газовые разряды применяют в газосветных приборах, в электронных диодах с газовым наполнением, тиратронах, ртутных выпрямителях (игнитронах), в качестве стабилизаторов напряжения в счётчиках Гейгера ядерных частиц, в антенных переключателях, озонаторах, маг-нитогидродинамических генераторах. Широко используются электродуговая сварка, электродуговые печи для плавки металлов, дуговые коммутаторы. Получили большое распространение генераторы плотной равновесной низкотемпературной плазмы с T

Лит.: Грановский В. Л., Электрический ток в газе. Установившийся ток, М., 1971; Ховатсон А. М., Введение в теорию газового разряда, пер. с англ., М., 1980; Райзер Ю. П., Физика газового разряда, 2 изд., М., 1992. Ю. П. Райзер.

Источник