Kādu parādību sauc par korona izlādi. Korona izlāde un tās īpašības. Lielais hetmaņa kronis Staņislavs Zolkevskis
Liela Senās Romas karotāju grupa devās nakts pārgājienā. Tuvojas vētra. Un pēkšņi virs atslāņošanās parādījās simtiem zilganu gaismu. Iedegās karotāju šķēpu gali. Likās, ka karavīru dzelzs šķēpi deg nedegdami!
Tajos laikos neviens nezināja apbrīnojamās parādības būtību, un karavīri nolēma, ka šāds spožums uz šķēpiem liecina par viņu uzvaru. Tad šo parādību sauca par Kastora un Poluksa uguni – pēc mitoloģiskajiem varoņu dvīņiem. Un vēlāk pārdēvēja Elmo ugunis - ar nosaukumu Svētā Elmo baznīca Itālijā, kur tās parādījās.
Īpaši bieži šādas gaismas tika novērotas uz kuģu mastiem. Romiešu filozofs un rakstnieks Lūcijs Seneka teica, ka pērkona negaisa laikā "zvaigznes it kā nolaižas no debesīm un sēž uz kuģu mastiem". Starp daudzajiem stāstiem par to interesanta ir angļu burukuģa kapteiņa liecība.
Tas notika 1695. gadā Vidusjūrā, netālu no Baleāru salām, pērkona negaisa laikā. Baidīdamies no vētras, kapteinis pavēlēja nolaist buras. Un tad jūrnieki dažādās kuģa vietās ieraudzīja vairāk nekā trīsdesmit Elmas ugunis. Uz liela masta vējrādīta uguns sasniedza vairāk nekā pusmetru augstumu. Kapteinis nosūtīja jūrnieku ar pavēli viņu nolaist. Pacēlies augšā, viņš kliedza, ka uguns šņāc kā raķete no slapja pulvera. Viņam tika pavēlēts to noņemt kopā ar vējrādītāju un nolaist. Taču, tiklīdz jūrnieks noņēma vējrādītāju, uguns pārlēca masta galā, no kurienes to nebija iespējams noņemt.
Vēl iespaidīgāku ainu 1902. gadā ieraudzīja tvaikoņa Moravia jūrnieki. Atrodoties pie Kaboverdes salām, kapteinis Simpsons kuģa žurnālā ierakstīja: “Stundu jūrā plosījās zibens. Tērauda troses, mastu galotnes, spārni, kravas izlices spārni — viss spīdēja. Likās, ka kvartāla kvartālos ik pēc četrām pēdām tika piekārtas iedegtas lampas, un mastu un nokraju galos spīdēja spilgtas gaismas. Spīdumu pavadīja neparasts troksnis:
“Tas bija tā, it kā neskaitāmas cikāžu būtu apmetušās platformā vai nokaltusi koksne un sausa zāle dega ar sprakšķi...”
Svētā Elmo ugunsgrēki ir dažādi. Tie ir vienota mirdzuma veidā, atsevišķu mirgojošu gaismu, lāpu veidā. Dažkārt tās ir tik līdzīgas liesmām, ka steidzas tās dzēst.
Amerikāņu meteorologs Hamfrijs, kurš savā rančo novēroja Elmo ugunsgrēkus, liecina: šī dabas parādība, "pārvēršot katru vērsi par briesmoni ar ugunīgiem ragiem, rada iespaidu par kaut ko pārdabisku". To saka cilvēks, kurš pēc sava stāvokļa nav spējīgs, šķiet, par tādām lietām brīnīties, bet jāpieņem tās bez liekām emocijām, paļaujoties tikai uz veselo saprātu.
Var droši apgalvot, ka pat šodien, neskatoties uz dabaszinātniskā pasaules uzskata dominējošo, kaut arī ne universālo, pastāvēšanu, atradīsies cilvēki, kuri, atrodoties Hamfrija pozīcijā, ugunīgajā bullī ieraudzītu kaut ko pāri saprātam. ragi. Par viduslaikiem nav ko teikt: tad, visticamāk, sātana mahinācijas būtu redzamas tajos pašos ragos.
Korona izlāde, elektriskā korona, svelmes izlādes veids, kas rodas, ja viena vai abu elektrodu tuvumā ir krasi izteikta elektriskā lauka neviendabība. Līdzīgi lauki veidojas pie elektrodiem ar ļoti lielu virsmas izliekumu (punkti, tievas stieples). Korona izlādes laikā šos elektrodus ieskauj raksturīgs spīdums, ko sauc arī par korona vai korona slāni.
Negaismo (“tumšo”) starpelektrodu telpas apgabalu, kas atrodas blakus vainagam, sauc par ārējo zonu. Korona bieži parādās uz augstiem smailiem objektiem (St. Elmo gaismas), ap elektropārvades līnijām utt. Korona izlāde var rasties pie dažāda gāzes spiediena izplūdes spraugā, bet visizteiktākā tā ir pie spiediena, kas nav zemāks par atmosfēras spiedienu.
Korona izlādes parādīšanās ir izskaidrojama ar jonu lavīnu. Gāzē vienmēr ir noteikts skaits jonu un elektronu, kas rodas nejaušu iemeslu dēļ. Taču to skaits ir tik mazs, ka gāze praktiski nevada elektrību.
Pie pietiekami liela lauka intensitātes jona uzkrātā kinētiskā enerģija intervālā starp divām sadursmēm var kļūt pietiekama, lai sadursmes laikā jonizētu neitrālu molekulu. Rezultātā veidojas jauns negatīvs elektrons un pozitīvi lādēts atlikums – jons.
Kad brīvais elektrons saduras ar neitrālu molekulu, tas sadala to elektronā un brīvajā pozitīvajā jonā. Elektroni pēc turpmākas sadursmes ar neitrālām molekulām atkal tos sadala elektronos un brīvos pozitīvajos jonos utt.
Šādu jonizācijas procesu sauc par triecienjonizāciju, un darbu, kas jāpatērē, lai radītu elektronu atslāņošanos no atoma, sauc par jonizācijas darbu. Jonizācijas darbs ir atkarīgs no atoma struktūras un tāpēc dažādām gāzēm ir atšķirīgs.
Triecienjonizācijas ietekmē izveidotie elektroni un joni palielina lādiņu skaitu gāzē, savukārt tie tiek iekustināti elektriskā lauka iedarbībā un var radīt jaunu atomu triecienjonizāciju. Tādējādi process pastiprinās pats, un jonizācija gāzē ātri sasniedz ļoti augstu vērtību. Parādība ir līdzīga lavīnai, tāpēc šo procesu sauca par jonu lavīnu.
Izstiepsim uz diviem augstiem izolācijas balstiem metāla stiepli ab, kura diametrs ir dažas desmitdaļas milimetru, un savienosim to ar ģeneratora negatīvo polu, kura spriegums ir vairāki tūkstoši voltu. Mēs nogādāsim ģeneratora otro polu uz Zemi. Jūs iegūstat sava veida kondensatoru, kura plāksnes ir vads un telpas sienas, kas, protams, sazinās ar Zemi.
Lauks šajā kondensatorā ir ļoti nevienmērīgs, un tā intensitāte pie plānas stieples ir ļoti augsta. Pamazām palielinot spriegumu un vērojot vadu tumsā, var pamanīt, ka pie zināma sprieguma pie vada parādās vājš spīdums (kronis), kas pārklāj vadu no visām pusēm; to pavada šņākšana un viegla sprakšķēšana.
Ja starp vadu un avotu ir pievienots jutīgs galvanometrs, tad, parādoties mirdzumam, galvanometrs parāda ievērojamu strāvu, kas plūst no ģeneratora pa vadiem uz vadu un no tā caur telpas gaisu uz sienām, starp vadu un sienām tiek pārnests ar joni, kas veidojas telpā triecienjonizācijas dēļ.
Tādējādi gaisa spīdums un strāvas parādīšanās liecina par spēcīgu gaisa jonizāciju elektriskā lauka iedarbībā. Korona izlāde var notikt ne tikai pie stieples, bet arī pie gala un vispār pie jebkuriem elektrodiem, kuru tuvumā veidojas ļoti spēcīgs nehomogēns lauks.
Korona izlādes pielietošana
Gāzu elektriskā tīrīšana (elektrostatiskie filtri). Tvertne, kas piepildīta ar dūmiem, pēkšņi kļūst pilnīgi caurspīdīga, ja tajā tiek ievietoti asi metāla elektrodi, kas savienoti ar elektrisko mašīnu, un visas cietās un šķidrās daļiņas tiks nogulsnētas uz elektrodiem. Pieredzes skaidrojums ir šāds: tiklīdz vainags tiek aizdedzināts, gaiss caurules iekšpusē tiek spēcīgi jonizēts. Gāzes joni pielīp putekļu daļiņām un uzlādē tās. Tā kā caurules iekšpusē darbojas spēcīgs elektriskais lauks, uzlādētās putekļu daļiņas lauka iedarbībā pārvietojas uz elektrodiem, kur nosēžas.
Elementārie daļiņu skaitītāji
Geigera-Mullera elementārdaļiņu skaitītājs sastāv no neliela metāla cilindra, kas aprīkots ar lodziņu, kas pārklāts ar foliju, un tievu metāla stiepli, kas izstiepts gar cilindra asi un izolēts no tā. Skaitītājs ir savienots ar ķēdi, kurā ir strāvas avots, kura spriegums ir vienāds ar vairākiem tūkstošiem voltu. Spriegums ir izvēlēts nepieciešams, lai skaitītāja iekšpusē parādītos korona izlāde.
Kad skaitītājā nonāk ātri kustīgs elektrons, pēdējais jonizē gāzes molekulas skaitītājā, izraisot koronas aizdedzināšanai nepieciešamā sprieguma pazemināšanos. Skaitītājā notiek izlāde, un ķēdē parādās vāja īslaicīga strāva. Lai to noteiktu, ķēdē tiek ievadīta ļoti liela pretestība (vairāki megaomi) un tai paralēli tiek pievienots jutīgs elektrometrs. Katru reizi, kad ātrs elektrons ietriecas skaitītāja iekšpusē, elektrometra loksnes noliecas.
Šādi skaitītāji ļauj reģistrēt ne tikai ātros elektronus, bet kopumā jebkuras uzlādētas, ātri kustīgas daļiņas, kas sadursmes rezultātā spēj radīt jonizāciju. Mūsdienu skaitītāji var viegli noteikt pat vienu daļiņu, kas tiem ietriecas, un tādējādi ļauj pilnīgi droši un ļoti skaidri pārbaudīt, vai dabā patiešām pastāv elementāras lādētas daļiņas.
zibensnovedējs
Tiek lēsts, ka visas zemeslodes atmosfērā vienlaikus notiek aptuveni 1800 pērkona negaisu, kas vidēji dod aptuveni 100 zibeņus sekundē. Un, lai gan iespējamība tikt zibens spērienam jebkurai personai ir niecīga, tomēr zibens nodara lielu ļaunumu. Pietiek norādīt, ka šobrīd aptuveni pusi no visiem negadījumiem lielajās elektrolīnijās izraisa zibens. Tāpēc zibensaizsardzība ir svarīgs uzdevums.
Lomonosovs un Franklins ne tikai skaidroja zibens elektrisko būtību, bet arī norādīja, kā uzbūvēt zibensnovedēju, kas pasargā no zibens spēriena. Zibensnovedējs ir garš vads, kura augšējais gals ir uzasināts un nostiprināts virs aizsargājamās ēkas augstākā punkta. Vada apakšējais gals ir savienots ar metāla loksni, un loksne ir aprakta zemē augsnes ūdens līmenī.
Pērkona negaisa laikā uz Zemes parādās lieli inducēti lādiņi un pie Zemes virsmas parādās liels elektriskais lauks. Tā intensitāte ir ļoti augsta asu vadītāju tuvumā, un tāpēc zibensnovedēja galā tiek aizdedzināta korona izlāde. Rezultātā inducētie lādiņi nevar uzkrāties uz ēkas un nenotiek zibens. Tajos gadījumos, kad zibens tomēr notiek (un tādi ir ļoti reti), tas iesper zibensnovedējā un lādiņi nonāk Zemē, ēkai nekaitējot.
Dažos gadījumos vainaga izlāde no zibensnovedēja ir tik spēcīga, ka tā galā parādās skaidri redzams spīdums. Šāds spīdums dažkārt parādās citu smailu objektu tuvumā, piemēram, kuģu mastu galos, asās koku galotnēs utt. Šī parādība tika pamanīta pirms vairākiem gadsimtiem un izraisīja māņticīgas šausmas navigatoriem, kuri nesaprata tās patieso būtību.
korona izlāde elektriskā vainags, sava veida mirdzošā izlāde (skatiet kvēlojuma izlādi) ;
rodas ar izteiktu elektriskā lauka neviendabīgumu viena vai abu elektrodu tuvumā. Līdzīgi lauki veidojas pie elektrodiem ar ļoti lielu virsmas izliekumu (punkti, tievas stieples). Pie K. r. šos elektrodus ieskauj raksturīgs mirdzums, ko sauc arī par koronu jeb korona slāni. Negaismo (“tumšo”) starpelektrodu telpas apgabalu, kas atrodas blakus vainagam, sauc par ārējo zonu. Kronis bieži parādās uz augstiem smailiem priekšmetiem (Sv. Elmo gaismām), ap elektrolīniju vadiem utt. K. r. var notikt pie dažādiem gāzes spiedieniem izplūdes spraugā, bet visspilgtāk tas izpaužas pie spiedieniem, kas nav zemāki par atmosfēras spiedienu. Izlāde sākas, kad spriegums U starp elektrodiem sasniedz tā saukto vainaga "sākotnējo potenciālu". U 0(tipiskās vērtības ir tūkstošiem un desmitiem tūkstošu iekšā). Pašreizējais K. r. proporcionāls starpībai U-U 0 un izlādē izveidoto gāzu jonu kustīgums (sk. Jonu un elektronu kustīgums); tas parasti ir mazs (frakcijas ma par 1 cm korona elektroda garums). Ar pieaugumu U palielinās vainaga slāņu spilgtums un biezums. Kad U sasniedz "dzirksteļu pārklāšanās" potenciālu, K. r. nonāk dzirksteļizlādes režīmā.
Ja tikai anoda vainags, vainags tiek saukts par pozitīvu. Šajā gadījumā primārie elektroni tiek atbrīvoti pie vainaga slāņa ārējās robežas gāzes fotojonizācijas rezultātā (sk. Jonizācija) ar fotoniem, kas izstaro koronas iekšpusē. Paātrinoties anoda laukā, šie elektroni triecienā ierosina gāzes atomus un jonus un trieciena jonizācijas aktos rada elektronu lavīnas. Ārējā zonā strāvas nesēji ir pozitīvi joni; to veidotais pozitīvais telpas lādiņš ierobežo strāvu K. r. Negatīvā koronā pozitīvie joni, ko paātrina spēcīgs lauks netālu no korona katoda, izsit no tā elektronus (sekundārā elektronu emisija). Izlidojuši no katoda, elektroni jonizē gāzi, radot lavīnas un nodrošinot pozitīvo jonu reprodukciju. Tīrās elektropozitīvās gāzēs strāvu ārējā zonā pārnēsā elektroni, un elektronu negatīvu gāzu klātbūtnē, kurām ir elektronu afinitāte (sk. Elektronu afinitāte) , -
negatīvie joni, kas rodas elektronu un neitrālu gāzu molekulu "salipšanas" rezultātā (sk. Elektronegativitāte). Šie elektroni vai joni ārējā zonā veido negatīvu telpas lādiņu, kas ierobežo K. r. strāvu. Bipolārā koronā abi elektrodi vainagojas. Procesi vainaga slāņos ir līdzīgi aprakstītajiem; ārējā zonā strāvu nes pozitīvo jonu un elektronu (vai negatīvo jonu) pretplūsmas. Periodiski mainoties elektrodu polaritātei (AC r.), zemas mobilitātes smagajiem joniem ārējā zonā viena puscikla laikā nav laika sasniegt elektrodus, un rodas telpas lādiņa svārstības. K. r. frekvencēs aptuveni 100 000 Hz un augstāk tiek saukta par augstfrekvences koronu (skatiet Augstfrekvences koronu).
K. r. elektriskā enerģija pārvēršas galvenokārt siltumenerģijā - sadursmēs joni atdod savas kustības enerģiju neitrālām gāzes molekulām. Šis mehānisms rada ievērojamus enerģijas zudumus augstsprieguma pārvades līnijās. Noderīga aplikācija Uz. atrodami elektriskās atdalīšanas procesos (sk. Elektrisko atdalīšanu) (piem., elektriskajos filtros (sk. Elektrisko filtru)) ,
elektriskā krāsošana (jo īpaši pulvera pārklājumu uzklāšanai), kā arī reģistrējot jonizējošo starojumu (Geiger-Muller counter ami). Lit.: Kapcovs N. A., Korona izlāde un tās pielietojums elektrostatiskajos nogulsnēs, M., 1947; Leb L., Elektrisko izlāžu pamatprocesi gāzēs, trans. no angļu val., M.-L., 1950; Granovskis VL Elektriskā strāva gāzē. Nestacionāra strāva, M., [drukā]. A. K. Musins.
Lielā padomju enciklopēdija. - M.: Padomju enciklopēdija. 1969-1978 .
Skatiet, kas ir "Corona Discharge" citās vārdnīcās:
Augstsprieguma neatkarīgs. elektriskā izlāde gāzē pie spiediena p?1 atm, kas rodas krasi nehomogēnā elektriskajā. lauks pie elektrodiem ar lielu virsmas izliekumu (punkti, vadi). Šajās zonās notiek neitronu jonizācija un ierosme ... Fiziskā enciklopēdija
Elektriskā izlāde gāzē, kas parasti rodas spiedienā, kas nav zemāks par atmosfēras spiedienu, ja elektriskais lauks starp elektrodiem (punktu, tievu vadu veidā) nav vienmērīgs. Gāzes jonizācija un mirdzēšana koronaizlādē notiek tikai ...... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca
korona izlāde- korona izlāde; korona Izlāde, kurā stipri neviendabīgu elektrisko lauku papildus ievērojami izkropļo jonu telpas lādiņi pie elektrodiem, kur notiek gāzes vai šķidruma jonizācija un ierosme (spīdēšana) ... Politehnisko terminu skaidrojošā vārdnīca
korona izlāde- Vairāk vai mazāk pastāvīga gaismas elektriskā izlāde atmosfērā, kas rodas no objektiem, kas paceļas virs zemes, vai no lidojošiem gaisa kuģiem, ko dažkārt pavada plaisa. Sin.: Svētā Elmo uguns... Ģeogrāfijas vārdnīca
korona izlāde- kronis - [Ja.N. Luginskis, M.S. Fezi Žilinskaja, Ju.S. Kabirovs. Angļu krievu elektrotehnikas un enerģētikas vārdnīca, Maskava, 1999] Elektrotehnikas tēmas, pamatjēdzieni Sinonīmi corona EN coronacorona charge ... Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata
Šim terminam ir arī citas nozīmes, skatiet sadaļu Izlāde ... Wikipedia
Elektriskā izlāde gāzē, kas parasti rodas spiedienā, kas nav zemāks par atmosfēras spiedienu, ja elektriskais lauks starp elektrodiem (asu, plānu vadu veidā) nav vienmērīgs. Gāzes jonizācija un mirdzēšana koronaizlādē notiek tikai ...... enciklopēdiskā vārdnīca
Korona, elektriskā izlāde gāzē, kas parasti rodas pie spiediena, kas nav zemāks par atmosfēras spiedienu, ja elektriskais lauks pie viena vai abiem elektrodiem ir krasi neviendabīgs. Līdzīgi lauki veidojas pie elektrodiem ar ļoti lielu virsmas izliekumu ... Tehnoloģiju enciklopēdija
korona izlāde- vainikinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. korona izlāde vok. Koronaentladung, f rus. korona izlāde, m pranc. décharge en couronne, f … Fizikos terminų žodynas
Vainags (no lat. korona vainags, vainags), elektriskā izlāde gāzē, kas parasti notiek pie spiediena, kas nav zemāks par atmosfēras spiedienu, ja elektriskais. lauks starp elektrodiem (punktu, tievu vadu veidā) ir nevienmērīgs. Tas izpaužas kā jonizatoru mirdzums. ... Lielā enciklopēdiskā politehniskā vārdnīca
korona izlāde - šī ir parādība, kas saistīta ar gaisa jonizāciju augstas intensitātes elektriskajā laukā (gāzu mirdzums nehomogēnā augstas intensitātes elektriskajā laukā).
Augstas intensitātes zonas bieži veidojas elektriskā lauka neviendabīguma dēļ:
1) Izvēloties nepareizus parametrus projektēšanas procesā;
2) Darba gaitā radusies piesārņojuma rezultātā;
3) Mehānisku bojājumu un iekārtu nodiluma rezultātā.
Līdzīgi lauki veidojas pie elektrodiem ar ļoti lielu virsmas izliekumu (punkti, tievas stieples). Kad lauka stiprums sasniedz gaisa robežvērtību (apmēram 30 kV / cm), ap elektrodu parādās mirdzums, kam ir apvalka vai vainaga forma (tātad nosaukums). Korona izlādi izmanto gāzu attīrīšanai no putekļiem un citiem piesārņotājiem (elektrostatiskais nogulsnētājs), konstrukciju stāvokļa diagnosticēšanai (ļauj noteikt plaisas izstrādājumos). Uz elektrolīnijām koronas izlādes rašanās nav vēlama, jo rada ievērojamus zudumus pārraidītajā enerģijā. Lai samazinātu elektrodu relatīvo izliekumu, tiek izmantotas vairāku vadu līnijas (noteiktā veidā 3, 5 vai vairāk vadi).
Vainagu veidi un to identifikācija
Negatīva "liesmai līdzīga" korona. Šāda veida korona parasti rodas uz negatīvi lādēta vadītāja, piemēram, tīkla sprieguma negatīvā pusviļņa laikā. Šāda veida kronis izskatās kā liesma, kuras forma, virziens un izmērs pastāvīgi mainās. Šī korona ir ļoti jutīga pret vides parametru izmaiņām. Tā rašanās izraisa arī audio signāla parādīšanos, kas aptuveni divas reizes pārsniedz rūpniecisko frekvenci (piemēram, 100 Hz) vai tā daudzkārtni.
bojājumus
Pārrāvumi parasti veidojas starp divām izolētām, bet cieši izvietotām metāla plāksnēm. Noplūdes strāva gar balstu izraisa noteiktus sprieguma līmeņus starp plāksnēm un tādējādi izlādi starp tām. Šīs izlādes parasti ir grūti lokalizēt, jo nav tieša savienojuma ar augstsprieguma līniju. CoroCAM kamerā šīs dzirksteļu spraugas parādīsies kā mazi, pastāvīgi un ļoti spilgti objekti. Skaņai, ko rada šīs izlādes, ir augstāks tonis nekā negatīvajām kronām, un šķiet, ka tā nav saistīta ar strāvas frekvenci. Dzirksteļu spraugas parasti izraisa lielus radio un televīzijas traucējumus (piemēram, augsts RI — radio traucējumi).
Pozitīva spīduma korona
Pozitīva mirdzuma koronaizlāde veidojas uz pozitīvi lādēta vadītāja (piemēram, tīkla sprieguma pozitīva pusviļņa laikā). Tas parasti atrodas vietās ar asiem stūriem. Šāda veida kronis ir maza izmēra un izskatās kā mirdzums ap noteiktu vietu. Šis ir salīdzinoši vājš koronas avots un rada ļoti mazu audio signālu.
Cik nopietna ir korona/izlāde radio traucējumu sprieguma (RIV) ziņā?
Vispārīgas piezīmes:
Visas dzirksteļu spraugas rada nopietnus radio traucējumus.
Ja korona ir pilnībā redzama ar neapbruņotu aci (naktī), tad tas radīs nopietnus radio traucējumus. (Izmantojiet CoroCAM kameru, lai ātri atrastu visus koronas avotus un pēc tam mēģinātu tos redzēt ar neapbruņotu aci.)
Pozitīvā mirdzošā korona nerada nopietnus radio traucējumus.
Korona izlādes pielietošana
Gāzu elektriskā tīrīšana (elektrostatiskie filtri).
Tvertne, kas piepildīta ar dūmiem, pēkšņi kļūst pilnīgi caurspīdīga, ja tajā tiek ievietoti asi metāla elektrodi, kas savienoti ar elektrisko mašīnu, un visas cietās un šķidrās daļiņas tiks nogulsnētas uz elektrodiem. Pieredzes skaidrojums ir šāds: tiklīdz vainags tiek aizdedzināts, gaiss caurules iekšpusē tiek spēcīgi jonizēts. Gāzes joni pielīp putekļu daļiņām un uzlādē tās. Tā kā caurules iekšpusē darbojas spēcīgs elektriskais lauks, uzlādētās putekļu daļiņas lauka iedarbībā pārvietojas uz elektrodiem, kur nosēžas.
Elementārdaļiņu skaitītāji.
Geigera-Mullera elementārdaļiņu skaitītājs sastāv no neliela metāla cilindra, kas aprīkots ar lodziņu, kas pārklāts ar foliju, un tievu metāla stiepli, kas izstiepts gar cilindra asi un izolēts no tā. Skaitītājs ir savienots ar ķēdi, kurā ir strāvas avots, kura spriegums ir vienāds ar vairākiem tūkstošiem voltu. Spriegums ir izvēlēts nepieciešams, lai skaitītāja iekšpusē parādītos korona izlāde.
Kad skaitītājā nonāk ātri kustīgs elektrons, pēdējais jonizē gāzes molekulas skaitītājā, izraisot koronas aizdedzināšanai nepieciešamā sprieguma pazemināšanos. Skaitītājā notiek izlāde, un ķēdē parādās vāja īslaicīga strāva. Lai to noteiktu, ķēdē tiek ievadīta ļoti liela pretestība (vairāki megaomi) un tai paralēli tiek pievienots jutīgs elektrometrs. Katru reizi, kad ātrs elektrons ietriecas skaitītāja iekšpusē, elektrometra loksnes noliecas.
Šādi skaitītāji ļauj reģistrēt ne tikai ātros elektronus, bet kopumā jebkuras uzlādētas, ātri kustīgas daļiņas, kas sadursmes rezultātā spēj radīt jonizāciju. Mūsdienu skaitītāji var viegli noteikt pat vienu daļiņu, kas tiem ietriecas, un tādējādi ļauj pilnīgi droši un ļoti skaidri pārbaudīt, vai dabā patiešām pastāv elementāras lādētas daļiņas.
zibensnovedējs
Tiek lēsts, ka visas zemeslodes atmosfērā vienlaikus notiek aptuveni 1800 pērkona negaisu, kas vidēji dod aptuveni 100 zibeņus sekundē. Un, lai gan iespējamība tikt zibens spērienam jebkurai personai ir niecīga, tomēr zibens nodara lielu ļaunumu. Pietiek norādīt, ka šobrīd aptuveni pusi no visiem negadījumiem lielajās elektrolīnijās izraisa zibens. Tāpēc zibensaizsardzība ir svarīgs uzdevums.
Lomonosovs un Franklins ne tikai skaidroja zibens elektrisko būtību, bet arī norādīja, kā uzbūvēt zibensnovedēju, kas pasargā no zibens spēriena. Zibensnovedējs ir garš vads, kura augšējais gals ir uzasināts un nostiprināts virs aizsargājamās ēkas augstākā punkta. Vada apakšējais gals ir savienots ar metāla loksni, un loksne ir aprakta zemē augsnes ūdens līmenī. Pērkona negaisa laikā uz Zemes parādās lieli inducēti lādiņi un pie Zemes virsmas parādās liels elektriskais lauks. Tā intensitāte ir ļoti augsta asu vadītāju tuvumā, un tāpēc zibensnovedēja galā tiek aizdedzināta korona izlāde. Rezultātā inducētie lādiņi nevar uzkrāties uz ēkas un nenotiek zibens. Tajos gadījumos, kad zibens tomēr notiek (un tādi ir ļoti reti), tas iesper zibensnovedējā un lādiņi nonāk Zemē, ēkai nekaitējot.
Dažos gadījumos vainaga izlāde no zibensnovedēja ir tik spēcīga, ka tā galā parādās skaidri redzams spīdums. Šāds spīdums dažkārt parādās citu smailu objektu tuvumā, piemēram, kuģu mastu galos, asās koku galotnēs utt. Šī parādība tika pamanīta pirms vairākiem gadsimtiem un izraisīja māņticīgas šausmas navigatoriem, kuri nesaprata tās patieso būtību.
Koronas izlādes ietekmē
Elektrostatiskie nosēdētāji ir visefektīvākās gāzes attīrīšanas ierīces, jo. ekspluatācijas izmaksas to uzturēšanai, salīdzinot ar citiem putekļu un pelnu savācējiem, ir daudz zemākas. Tajā pašā laikā elektrostatiskie nosēdētāji pilnībā atbilst absolūtās putekļu savākšanas ierīces prasībām.
Elektriskā gāzes tīrīšanas instalācija ietver elektrostatisko filtru un barošanas bloku. Attīrāmā gāze nonāk elektrostatiskajā nogulsnētājā, kura elektrodiem tiek pievadīts augsts spriegums, starp elektrodiem notiek koronaizlāde, kā rezultātā starpelektrodu telpa tiek piepildīta ar negatīvi lādētiem gāzes joniem, kas, iedarbojoties elektriskā lauka, pārejiet no korona elektrodiem uz nokrišņu elektrodiem.
Savācošie elektrodi ir sadalīti plākšņu, cauruļveida, kastes formas, stieņa, kabatas, rievotas, C formas, tulpes formas utt.
Saskaņā ar putekļu noņemšanas metodi elektrostatiskos nogulsnes iedala mitros un sausos. Sausos elektrostatiskajos nogulsnēs elektrodu kratīšana tiek veikta ar trieciena āmuru, triecienimpulsu, vibrācijas metodēm utt. Mitrajos elektrostatiskajos nogulsnēs tiek veikta periodiska vai nepārtraukta elektrodu mazgāšana. Attīrītās gāzes kustības virzienā elektrostatiskos nogulsnes iedala vertikālajos un horizontālajos. Turklāt elektrostatiskie nogulsnētāji ir vienas zonas, kurā daļiņu uzlāde un nogulsnēšana tiek veikta vienā zonā, un divu zonu, kurās uzlāde un nogulsnēšana tiek veikta dažādās zonās: jonizatorā un nogulsnētājā.
Cauruļveida elektrostatiskais filtrs Sturtevant
Saskaņā ar koronaizlādes radīšanas principu elektrostatiskajiem nogulsnētājiem ir fiksēti koronaizlādes un nefiksētas koronaizlādes punkti.
Pēc koronaelektrodu sistēmu veida elektrostatiskos nogulsnes var iedalīt divās galvenajās grupās: ar rāmja koronaelektrodiem un ar brīvi piekārtiem koronaelektrodiem. Nokrišņu un korona elektrodu kratīšana tiek veikta ar trieciena, triecienvesera kratīšanas, triecien-impulsu sistēmas, vibrācijas mehānismu, periodiskas un nepārtrauktas mazgāšanas palīdzību.
Korona izlādes fizika ir detalizēti aplūkota N. A. Kapcova grāmatā “Koronas izlāde un tās pielietojums elektrostatiskajos nogulsnēs”, kas izdota 1947. gadā. Elektriskās izlādes fenomenu gāzēs izskaidro vairākas izlādes teorijas. Pirmās teorijas - lavīnu teorijas - pamatu lika Taunsends 1900. gadā. Trīsdesmit gadus vēlāk tā tika tālāk attīstīta Rogovska darbos un, kā raksta N. A. Kapcovs, "un līdz šim kalpoja par pamatu skaidrošanai korona izlādes parādības." Otro teoriju - gāzizlādes plazmas teoriju - kopš 1924. gada Lengriums un viņa skola izstrādāja, taču, pēc N. A. Kapcova domām, tai nav tiešas saistības ar koronaizlādes fizikas skaidrojumu. Trešo teoriju – izotermiskās plazmas teoriju – pirmskara gados izstrādāja Elenbass un citi holandiešu fiziķi.
Korona izlāde ir neatkarīga izlāde, kas notiek tikai ļoti lielas elektriskā lauka neviendabīguma apstākļos vismaz vienā no elektrodiem (punkts ir plakne, vītne ir plakne, divi pavedieni, vītne cilindrā liels rādiuss utt.). Koronas rašanās un attīstības apstākļi ir atšķirīgi dažādām "gala" polaritātēm (sauksim to par elektrodu, kura tuvumā Eļoti neviendabīgs).
Ja uzgalis ir katods (korona ir “negatīvs”), tad vainagu aizdedzina būtībā tāpat kā kvēlslānī, tikai lai noteiktu pirmo Taunsenda koeficientu (kopš lauka E stipri neviendabīgs) gaisā (praktiski svarīgs gadījums), jārēķinās ar pielipšanu (skābekļa klātbūtne), lai
((x)- p ( x))dx=ln(l+ -1), (8,26)
kur p - pielietojuma koeficients, x 1 - attālums līdz vietai, kur E jau tik mazs, ka jonizācija nenotiek: E 0. Šādā vainagā mirdzums ir tikai līdz attālumam, arī aptuveni vienāds ar x viens . Ja “gals” ir anods (korona ir “pozitīvs”), tad attēls būtiski mainās: gala tuvumā tiek novēroti gaismas pavedieni, kas it kā bēgtu no gala (8.9. att.). Iespējams, tie ir straumētāji no lavīnām, ko apjomā rada fotoelektroni. Acīmredzami, ka arī aizdedzes kritērijs ir cits - tāds pats kā straumētāja veidošanai. Jebkurā korona izplūdē neviendabīgums ir ievērojams E, tie. specifiska elektroda ģeometrija.
Pilnīgas skaidrības izlādes dedzināšanas mehānismā nav, taču tas neliedz izmantot koronaizlādes rūpniecībā (elektrostatiskos nogulsnes); Korona izlāde darbojas arī Geigera-Mullera skaitītājos. Bet tas var būt arī kaitīgs, piemēram, augstsprieguma līnijās (LEP) koronaizlādes rada ievērojamus zudumus.
Koronas ir intermitējošas ar dažādām frekvencēm: pozitīvajām līdz 10 4 Hz, negatīvajām - 10 6 Hz - un tas ir traucējumu radio diapazons. Nepārtrauktas izlādes mehānisms pozitīvās vainaga tuvumā acīmredzot ir saistīts ar faktu, ka straumēšanas elektroni tiek ievilkti anodā, pozitīvie serdeņi aizsargā anodu, un jaunus straumētājus nevar izveidot, kamēr serdeņi nav nonākuši katodā. Tad anods "atvērsies" un modelis atkārtosies. Negatīvai koronai skābekļa klātbūtne gaisā ir būtiska – nedaudz attālinoties no koronas, elektroni pielīp pie skābekļa, negatīvie joni pasargā galu, un līdz tie nonāk anodu virzienā, izlāde apstājas. Pēc jonu aiziešanas atkal parādīsies izlāde un attēls atkārtosies.
Rīsi. 8.9. Streamer no pozitīva stieņa ar diametru 2 cm līdz plaknei 150 cm attālumā ar pastāvīgu spriegumu 125 kW; labajā pusē - aprēķins, tiek uzzīmētas ekvipotenciālu virsmas, skaitļi pie līknēm ir pielietotā sprieguma daļas, kas skaitītas no plaknes; pa kreisi - straumētāju fotogrāfija tādos pašos apstākļos
Augstas frekvences (HF) izlādes
HF diapazonā (10 -1 10 2 MHz) ir ierasts atšķirt E un H izlāžu veidi - atbilstoši elektromagnētiskā lauka noteicošajam vektoram. Lāzertehnoloģijā viņi izmanto E(kapacitatīvās) izlādes, darba tilpumu ievietojot kondensatorā, uz kura plāksnēm tiek pielikts RF spriegums (plāksnes dažreiz tiek tieši ievadītas tilpumā, dažreiz tās izolē ar dielektriķi - parasti stiklu). Šo izlāžu jauda ir maza (to uzdevums ir atbalstīt jonizāciju), bet intensitāte E liels - līdz desmitiem keV.
HF indukcijas lauku pielietojums (H-lauki) kopš 40. gadu beigām ir kļuvis ļoti plašs, lai gan galvenokārt tas ir HF krāšņu veidā. Visur, kur nepieciešams tīrs siltums un ir vadoša vide, H lauki ir neaizstājami. Tas ietver pusvadītāju materiālu ražošanu un tīru metālu un īpaši tīru ķīmisko savienojumu zonu kausēšanu un pat mājsaimniecības krāsnis.
Rīsi. 8.10. Indukcijas izlāde caurulē ar rādiusu R, ievietots garā solenoīdā; r 0 - plazmas rādiuss, labajā pusē - temperatūras sadalījums pa rādiusu
Tiesa, šajās ierīcēs gandrīz nav jāsaskaņo ģenerators un slodze - slodzes reaktīvās un aktīvās pretestības attiecība mainās maz. Bet izlādes lieta ir sarežģītāka: izlādes vides parametru izmaiņas (pretestība, pašindukcija, savstarpēja indukcija - savienojums ar induktors) var atšķirties plašā diapazonā. Parasti induktors ir spole (ir pat viens pagrieziens!), kuras iekšpusē notiek izlāde (8.10. att.).
Mainīgais lauks ir vērsts pa spoles asi, lauks ir aksiāls pret to. Lai saglabātu izlādi, nepieciešamais ir ievērojami mazāks, nekā to aizdedzināt. Tāpēc tilpumā parasti tiek ievadīts plāns metāla elektrods, tas uzsilst, izdala termoelektronus (dažreiz daļēji iztvaiko), uzsāk izlādi, pēc kuras tiek noņemts. Darbības laikā jaudu ievada elektromagnētiskās enerģijas plūsma:
< S> = (s/4 )<ЕН >, (8.27)
un visbiežāk tiek izvadīts ar gāzes plūsmu (tā ir jonizēta un aizvada enerģiju). Bet elektromagnētiskā enerģija iekļūst plazmā (vadītājā) līdz dziļumam X, eksponenciāli samazinoties exp(-x/), kur ir tā sauktais ādas slānis, un tika nolemts to uzskatīt par plūsmas iespiešanās dziļumu:
2 = c 2 /(2) , (8,28)
kur c ir gaismas ātrums, ir vadītāja vadītspēja, ir RF frekvence
Ja < R, tad enerģija tiek absorbēta slānī ar biezumu δ, veidojot vadošu cilindru. Temperatūras rādiusa sadalījums T un vadītspēja σ ir parādīta Fig. 8.11 būtībā tas ir pilnīgs loka kanāla modeļa analogs, to sauc par "metāla cilindra modeli". Jāatzīmē, ka faktiski ir iespējams kontrolēt spiedienu R(vēlams vairāk!) un plūst<ЕН>, ko nosaka ampēru vēji:
<ЕН> ~ IN(kur es- pašreizējā, N- apgriezienu skaits uz induktora garuma vienību).
KORONAS IZLĀDE, viens no elektriskās izlādes veidiem gāzē, kas rodas krasi neviendabīgā elektriskajā laukā pie elektroda ar mazu izliekuma rādiusu (punkti, tievi vadi). Slavenākā korona izlāde gaisā, ko pavada mirdzums un raksturīgs sprakšķis.
vai vienkārši vainags, rodas gāzes atomu un molekulu jonizācijas procesu rezultātā augsta elektriskā lauka intensitātes reģionā pie neliela elektroda un ir ierobežota ar šo reģionu. Jonizācija izraisa lādētu gāzes daļiņu parādīšanos: brīvos elektronus un pozitīvos jonus, un elektronnegatīvās gāzēs, kas ietver gaisu, negatīvo jonu parādīšanos. Elektroniem pārvietojoties elektriskajā laukā, tie iegūst enerģiju, kas ir pietiekama sekojošai atomu un molekulu jonizācijai, strauji palielinās lādēto daļiņu skaits, kā rezultātā veidojas elektronu lavīna un parādās vainaga izlāde. Atkarībā no elektroda polaritātes un darba sprieguma lieluma koronaizlādei var būt lavīnas vai straumēšanas forma. Ar negatīvu elektroda polaritāti un ne pārāk augstu spriegumu parasti notiek lavīnas vainaga izlāde, ko raksturo vienmērīgs gāzes (piemēram, gaisa) spīdums elektroda galā. Ja mazā elektroda pozitīvā polaritāte atrodas ārpus šaurās jonizācijas zonas, strāva tiek novadīta uz otru elektrodu vai uz zemi ar pozitīvo jonu plūsmu. Straumētāja koronaizlāde visbiežāk notiek pie pozitīvā elektroda pie palielināta elektriskā lauka intensitātes, un tā sastāv no jonizētiem atzarojošiem kanāliem, kas stiepjas no elektroda (skatīt Streamers). Ārēji tas atgādina spīdošu vainagu (zīmējumu), kas deva nosaukumu šai elektriskās izlādes formai.
Atkarībā no pielietotā sprieguma veida izšķir impulsu koronaizlādi, kas visbiežāk ir straumēšanas izlāde, maiņstrāvas koronaizlādi, kas notiek katrā pieliktā sprieguma pusciklā, un līdzstrāvas koronaizlādi, kuras forma būtiski ir atkarīgs no elektroda polaritātes un var būt periodisks.
Koronā izveidojušās lādētās daļiņas (elektroni un joni), pārvietojoties elektriskajā laukā, saņem no tā enerģiju, kas izraisa enerģijas zudumus korona izlādes laikā. Tas ir īpaši redzams koronaizlādes laikā uz elektropārvades līniju (TL) vadiem. Korona izlādi uz elektrolīniju vadiem pavada šņākšana un sprakšķēšana, bet tumsā un lietū - blāzma. Turklāt korona izlāde rada radio traucējumus. Bet korona izlāde var būt arī noderīgs uzlādētu daļiņu avots, jo īpaši, ja to izmanto elektrostatiskajos nogulsnēs.
Lit.: Kapcovs N.A. Korona izlāde un tās pielietojums elektrostatiskajos nogulsnēs. M.; L., 1947; Ļevitovs V. I. Maiņstrāvas kronis. 2. izd. M., 1969; Raizers Yu. P. Gāzes izlādes fizika. 2. izd. M., 1992; Sokolova M. V. Korona izlāde gāzēs // Zemas temperatūras plazmas enciklopēdija / Rediģējis V. E. Fortovs. M., 2000. T. 2.