Jakie zjawisko nazywa się wyładowaniem koronowym. Wyładowanie koronowe i jego charakterystyka. Hetman wielki koronny Stanisław Żółkiewski

Duży oddział wojowników starożytnego Rzymu był na nocnej wędrówce. Nadciągała burza. I nagle nad oddziałem pojawiły się setki niebieskawych świateł. Zapaliły się czubki włóczni wojowników. Wydawało się, że żelazne włócznie żołnierzy płonęły bez palenia!

W tamtych czasach nikt nie znał natury tego niesamowitego zjawiska, a żołnierze uznali, że taki blask na włóczniach zwiastuje ich zwycięstwo. Wtedy to zjawisko nazwano pożarami Kastora i Polluksa - od mitologicznych bliźniaczych bohaterów. A później przemianowano światła Elmo - na nazwę kościoła św. Elma we Włoszech, gdzie się pojawiły.

Szczególnie często takie światła obserwowano na masztach statków. Rzymski filozof i pisarz Lucjusz Seneka powiedział, że podczas burzy „gwiazdy wydają się schodzić z nieba i siedzieć na masztach statków”. Wśród wielu opowieści na ten temat interesujące są zeznania kapitana angielskiego żaglowca.

Stało się to w 1695 roku na Morzu Śródziemnym, w pobliżu Balearów, podczas burzy z piorunami. Obawiając się burzy, kapitan nakazał opuścić żagle. A potem marynarze zobaczyli ponad trzydzieści świateł Wiązu w różnych miejscach na statku. Na wiatrowskazie dużego masztu ogień osiągnął ponad pół metra wysokości. Kapitan wysłał marynarza z rozkazem zabicia go. Wchodząc na górę, krzyknął, że ogień syczał jak rakieta z mokrego prochu. Kazano mu go zdjąć wraz z wiatrowskazem i sprowadzić na dół. Ale gdy tylko marynarz zdjął wiatrowskaz, ogień przeskoczył na koniec masztu, skąd nie można go było usunąć.

Jeszcze bardziej imponujący obraz ujrzeli w 1902 roku marynarze parowca Moravia. Podczas pobytu poza Wyspami Zielonego Przylądka kapitan Simpson napisał w dzienniku statku: „Błyskawica płonęła w morzu przez godzinę. Stalowe liny, szczyty masztów, kostki, kostki bomów ładunkowych – wszystko błyszczało. Wydawało się, że oświetlone lampy wisiały na ćwiartkach co cztery stopy, a jasne światła świeciły na końcach masztów i nocrajów. Blasku towarzyszył niezwykły hałas:

„To było tak, jakby miriady cykad osiadły na platformie lub posusz i sucha trawa spalone z trzaskiem ...”

Pożary św. Elma są zróżnicowane. Pojawiają się one w postaci jednolitej poświaty, w postaci osobnych migoczących światełek, pochodni. Czasami są tak podobne do płomieni, że pędzą, aby je ugasić.

Amerykański meteorolog Humphrey, który obserwował pożary Elmo na swoim ranczu, zeznaje: to naturalne zjawisko, „zamieniając każdego byka w potwora z ognistymi rogami, sprawia wrażenie czegoś nadprzyrodzonego”. Mówi o tym osoba, która z racji swojej pozycji nie jest zdolna, jak się wydaje, do zaskakiwania takimi rzeczami, ale musi je akceptować bez zbędnych emocji, kierując się tylko zdrowym rozsądkiem.

Można śmiało stwierdzić, że nawet teraz, pomimo dominacji – dalekiej, choć nie powszechnej – światopoglądu przyrodniczo-naukowego, znajdą się ludzie, którzy, gdyby byli na stanowisku Humphreya, dostrzegliby w ognistych rogach byka coś ponad kontrola rozumu. Nie ma nic do powiedzenia o średniowieczu: wtedy najprawdopodobniej machinacje Szatana byłyby widoczne w tych samych rogach.

Wyładowanie koronowe, korona elektryczna, rodzaj wyładowania jarzeniowego, który występuje, gdy w pobliżu jednej lub obu elektrod występuje wyraźna niejednorodność pola elektrycznego. Podobne pola powstają na elektrodach o bardzo dużej krzywiźnie powierzchni (punkty, cienkie druty). Podczas wyładowania koronowego elektrody te są otoczone charakterystycznym blaskiem, zwanym również koroną lub warstwą koronową.

Nieświecący („ciemny”) obszar przestrzeni międzyelektrodowej przylegający do korony nazywany jest strefą zewnętrzną. Korona często pojawia się na wysokich, spiczastych przedmiotach (światła św. Elma), wokół linii energetycznych itp. Wyładowanie koronowe może wystąpić przy różnych ciśnieniach gazu w szczelinie wyładowczej, ale najwyraźniej objawia się przy ciśnieniach nie niższych niż atmosferyczne.

Pojawienie się wyładowania koronowego tłumaczy lawina jonowa. W gazie zawsze znajduje się pewna liczba jonów i elektronów, wynikająca z przyczyn losowych. Jednak ich liczba jest tak mała, że ​​gaz praktycznie nie przewodzi prądu.

Przy wystarczająco dużym natężeniu pola energia kinetyczna zgromadzona przez jon w przedziale między dwoma zderzeniami może stać się wystarczająca do zjonizowania obojętnej cząsteczki podczas zderzenia. W rezultacie powstaje nowy ujemny elektron i dodatnio naładowana pozostałość, jon.

Kiedy wolny elektron zderza się z cząsteczką obojętną, dzieli ją na elektron i wolny jon dodatni. Elektrony, po dalszym zderzeniu z cząsteczkami obojętnymi, ponownie dzielą je na elektrony i wolne jony dodatnie i tak dalej.

Taki proces jonizacji nazywa się jonizacją uderzeniową, a praca, którą trzeba włożyć w wytworzenie oderwania elektronu od atomu, nazywa się pracą jonizacyjną. Praca jonizacji zależy od struktury atomu i dlatego jest różna dla różnych gazów.

Powstające pod wpływem jonizacji uderzeniowej elektrony i jony zwiększają liczbę ładunków w gazie, a te z kolei są wprawiane w ruch pod działaniem pola elektrycznego i mogą powodować jonizację uderzeniową nowych atomów. W ten sposób proces się wzmacnia, a jonizacja w gazie szybko osiąga bardzo wysoką wartość. Zjawisko to jest podobne do lawiny, dlatego proces ten nazwano lawiną jonową.

Rozciągnijmy na dwóch wysokich wspornikach izolacyjnych metalowy drut ab o średnicy kilku dziesiątych milimetra i połączmy go z ujemnym biegunem generatora, który daje napięcie kilku tysięcy woltów. Drugi biegun generatora zabierzemy na Ziemię. Dostajesz rodzaj kondensatora, którego płytkami są drut i ściany pokoju, które oczywiście komunikują się z Ziemią.

Pole w tym kondensatorze jest bardzo nierównomierne, a jego natężenie w pobliżu cienkiego drutu jest bardzo duże. Stopniowo zwiększając napięcie i obserwując przewód w ciemności, można zauważyć, że przy znanym napięciu w pobliżu przewodu pojawia się słaba poświata (korona), zakrywająca przewód ze wszystkich stron; towarzyszy mu syczący dźwięk i lekkie trzaski.

Jeśli wrażliwy galwanometr jest podłączony między drutem a źródłem, to wraz z pojawieniem się poświaty galwanometr pokazuje zauważalny prąd płynący z generatora wzdłuż przewodów do drutu i od niego przez powietrze w pomieszczeniu do ścian, między drutem a ścianami jest przenoszona przez jony powstałe w pomieszczeniu w wyniku jonizacji uderzeniowej.

Tak więc blask powietrza i pojawienie się prądu wskazują na silną jonizację powietrza pod działaniem pola elektrycznego. Wyładowanie koronowe może wystąpić nie tylko w pobliżu drutu, ale także w pobliżu końcówki iw ogóle w pobliżu dowolnych elektrod, w pobliżu których powstaje bardzo silne pole niejednorodne.

Zastosowanie wyładowania koronowego

Elektryczne oczyszczanie gazów (odpylacze elektrostatyczne). Naczynie wypełnione dymem nagle staje się całkowicie przezroczyste, jeśli wprowadzi się do niego ostre metalowe elektrody podłączone do maszyny elektrycznej, a wszystkie cząstki stałe i ciekłe osadzają się na elektrodach. Wyjaśnienie tego doświadczenia jest następujące: gdy tylko korona zostaje zapalona, ​​powietrze wewnątrz tuby jest silnie zjonizowane. Jony gazu przyczepiają się do cząsteczek kurzu i ładują je. Ponieważ wewnątrz rurki działa silne pole elektryczne, naładowane cząsteczki kurzu przemieszczają się pod wpływem pola do elektrod, gdzie osadzają się.

Liczniki cząstek elementarnych

Licznik cząstek elementarnych Geigera-Mullera składa się z małego metalowego cylindra wyposażonego w okienko pokryte folią i cienkiego drutu metalowego rozciągniętego wzdłuż osi cylindra i izolowanego od niego. Licznik jest podłączony do obwodu zawierającego źródło prądu, którego napięcie wynosi kilka tysięcy woltów. Dobierane jest napięcie niezbędne do pojawienia się wyładowania koronowego wewnątrz licznika.

Kiedy szybko poruszający się elektron wchodzi do licznika, ten ostatni jonizuje cząsteczki gazu wewnątrz licznika, powodując pewne zmniejszenie napięcia wymaganego do zapalenia korony. W liczniku dochodzi do wyładowania, aw obwodzie pojawia się słaby prąd krótkotrwały. Aby to wykryć, do obwodu wprowadzany jest bardzo duży opór (kilka megaomów) i równolegle do niego podłączony jest czuły elektrometr. Za każdym razem, gdy szybki elektron uderza w wnętrze licznika, arkusze elektrometru uginają się.

Takie liczniki umożliwiają rejestrację nie tylko szybkich elektronów, ale ogólnie wszelkich naładowanych, szybko poruszających się cząstek zdolnych do jonizacji za pomocą zderzeń. Nowoczesne liczniki mogą z łatwością wykryć nawet pojedynczą cząsteczkę uderzającą w nie, dzięki czemu możliwe jest zweryfikowanie z całkowitą pewnością i bardzo dużą jasnością, że elementarne cząstki naładowane naprawdę istnieją w przyrodzie.

piorunochron

Szacuje się, że w atmosferze całego globu występuje jednocześnie około 1800 burz, które dają średnio około 100 błyskawic na sekundę. I chociaż prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w jakąkolwiek osobę jest znikome, to jednak piorun powoduje wiele szkód. Wystarczy wspomnieć, że obecnie około połowa wszystkich wypadków w dużych liniach elektroenergetycznych jest spowodowana przez piorun. Dlatego ochrona odgromowa jest ważnym zadaniem.

Łomonosow i Franklin nie tylko wyjaśnili elektryczną naturę pioruna, ale także wskazali, jak zbudować piorunochron, który chroni przed uderzeniem pioruna. Piorunochron to długi drut, którego górny koniec jest zaostrzony i wzmocniony powyżej najwyższego punktu chronionego budynku. Dolny koniec drutu jest połączony z blachą, a blacha jest zakopana w ziemi na poziomie wody gruntowej.

Podczas burzy na Ziemi pojawiają się duże ładunki indukowane, a w pobliżu powierzchni Ziemi pojawia się duże pole elektryczne. Jego intensywność jest bardzo wysoka w pobliżu ostrych przewodników, dlatego na końcu piorunochronu dochodzi do zapłonu wyładowania koronowego. Dzięki temu indukowane ładunki nie mogą gromadzić się na budynku i nie dochodzi do wyładowań atmosferycznych. W tych przypadkach, gdy piorun nadal występuje (a takie przypadki zdarzają się bardzo rzadko), uderza on w piorunochron, a ładunki trafiają na Ziemię nie uszkadzając budynku.

W niektórych przypadkach wyładowanie koronowe z piorunochronu jest tak silne, że na końcówce pojawia się wyraźnie widoczna poświata. Taka poświata pojawia się czasem w pobliżu innych ostrych przedmiotów, na przykład na końcach masztów statków, ostrych koronach drzew itp. Zjawisko to zostało zauważone kilka wieków temu i wywołało przesądny horror nawigatorów, którzy nie rozumieli jego prawdziwej istoty.

wyładowanie koronowe

korona elektryczna, rodzaj wyładowania jarzeniowego (patrz wyładowanie jarzeniowe) ; występuje z wyraźną niejednorodnością pola elektrycznego w pobliżu jednej lub obu elektrod. Podobne pola powstają na elektrodach o bardzo dużej krzywiźnie powierzchni (punkty, cienkie druty). W K.r. elektrody te otoczone są charakterystyczną poświatą, zwaną także warstwą koronową lub koronową. Nieświecący („ciemny”) obszar przestrzeni międzyelektrodowej przylegający do korony nazywany jest strefą zewnętrzną. Korona często pojawia się na wysokich spiczastych przedmiotach (światła św. Elma), wokół przewodów linii energetycznej itp.

K.r. może zachodzić przy różnych ciśnieniach gazu w szczelinie wyładowczej, ale najwyraźniej objawia się przy ciśnieniach nie niższych niż ciśnienie atmosferyczne. Rozładowanie rozpoczyna się, gdy napięcie U między elektrodami osiąga tzw. „początkowy potencjał” korony U 0(typowe wartości to tysiące i dziesiątki tysięcy) w). Obecny K. r. proporcjonalna do różnicy U-U 0 oraz ruchliwość jonów gazu powstałych podczas wyładowania (patrz ruchliwość jonów i elektronów); jest zwykle mały (ułamki mama Za 1 cm długość elektrody koronowej). Ze wzrostem U wzrasta jasność i grubość warstw koronowych. Kiedy U osiąga potencjał „zakładania się iskier”, K. r. przechodzi w wyładowanie iskrowe.

Jeśli tylko korona anody, korona nazywana jest pozytywną. W tym przypadku elektrony pierwotne są uwalniane na zewnętrznej granicy warstwy koronowej w wyniku fotojonizacji gazu (patrz Jonizacja) przez fotony emitowane wewnątrz korony. Przyspieszając w polu anodowym elektrony te uderzająco wzbudzają atomy i jony gazu, aw aktach jonizacji uderzeniowej generują lawiny elektronowe. W strefie zewnętrznej nośnikami prądu są jony dodatnie; utworzony przez nie dodatni ładunek kosmiczny ogranicza prąd K. r.

W koronie ujemnej jony dodatnie, przyspieszane przez silne pole w pobliżu katody koronowej, wybijają z niej elektrony (emisja elektronów wtórnych). Po wylocie z katody elektrony szokowo jonizują gaz, generując lawiny i zapewniając reprodukcję jonów dodatnich. W czystych gazach elektrododatnich prąd w strefie zewnętrznej jest przenoszony przez elektrony, aw obecności gazów elektroujemnych, które mają powinowactwo elektronowe (patrz powinowactwo elektronowe) , - jony ujemne powstające w wyniku „sklejania się” elektronów i cząsteczek gazu obojętnego (patrz Elektroujemność). Te elektrony lub jony tworzą ujemny ładunek przestrzenny w strefie zewnętrznej, co ogranicza prąd K.r.

W koronie bipolarnej obie elektrody koronowe. Procesy w warstwach koronowych są podobne do opisanych; w strefie zewnętrznej prąd jest przenoszony przez przeciwprądy jonów dodatnich i elektronów (lub jonów ujemnych).

Przy okresowej zmianie polaryzacji elektrod (prąd przemienny prądu przemiennego) ciężkie jony o niskiej ruchliwości w strefie zewnętrznej nie mają czasu na dotarcie do elektrod podczas jednego półcyklu i występują oscylacje ładunku kosmicznego. K.r. przy częstotliwościach rzędu 100 000 Hz a powyżej nazywa się koroną wysokiej częstotliwości (patrz korona wysokiej częstotliwości).

W K.r. energia elektryczna zamieniana jest głównie na energię cieplną - w zderzeniach jony oddają energię swojego ruchu cząsteczkom gazu obojętnego. Mechanizm ten powoduje znaczne straty energii na liniach przesyłowych wysokiego napięcia. Przydatna aplikacja do. występujące w procesach separacji elektrycznej (patrz rozdział elektryczny) (np. w filtrach elektrycznych (patrz filtr elektryczny)) , malowanie elektryczne (w szczególności do nakładania powłok proszkowych), a także przy rejestracji promieniowania jonizującego (licznik Geigera-Mullera ami).

Oświetlony.: Kaptsov N. A., Wyładowanie koronowe i jego zastosowanie w elektrofiltrach, M., 1947; Leb L., Podstawowe procesy wyładowań elektrycznych w gazach, przeł. z angielskiego, M.-L., 1950; Granovsky VL Prąd elektryczny w gazie. Prąd niestabilny, M., [w druku].

A.K.Musin.

Wielka radziecka encyklopedia. - M.: Encyklopedia radziecka. 1969-1978 .

Zobacz, co „Wyładowanie koronowe” znajduje się w innych słownikach:

Niezależny od wysokiego napięcia. wyładowanie elektryczne w gazie pod ciśnieniem p 1 atm, powstające w ostro niejednorodnej elektryczności. pole w pobliżu elektrod o dużej krzywiźnie powierzchni (punkty, przewody). W tych strefach dochodzi do jonizacji i wzbudzania neutronów... Encyklopedia fizyczna

Wyładowanie elektryczne w gazie, które zwykle występuje pod ciśnieniem nie niższym niż atmosferyczne, jeśli pole elektryczne między elektrodami (w postaci punktów, cienkich drucików) nie jest jednorodne. Jonizacja i jarzenie gazu w wyładowaniu koronowym występują tylko w ... ... Wielki słownik encyklopedyczny

wyładowanie koronowe- wyładowanie koronowe; koronowe Wyładowanie, w którym silnie niejednorodne pole elektryczne jest dodatkowo znacznie zniekształcone przez ładunki przestrzenne jonów w pobliżu elektrod, gdzie zachodzi jonizacja i wzbudzenie (jarzenie) gazu lub cieczy... Politechniczny słownik terminologiczny wyjaśniający terminy

wyładowanie koronowe- Mniej lub bardziej stałe świecące wyładowanie elektryczne w atmosferze pochodzące z obiektów górujących nad ziemią lub latających samolotów, któremu czasami towarzyszy pęknięcie. Syn.: Ogień Świętego Elma... Słownik geograficzny

wyładowanie koronowe- korona - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. Angielsko-rosyjski słownik elektrotechniki i energetyki, Moskwa, 1999] Tematy elektrotechniki, podstawowe pojęcia Synonimy corona PL wyładowanie koronowe ... Podręcznik tłumacza technicznego

Termin ten ma inne znaczenia, patrz Absolutorium ... Wikipedia

Wyładowanie elektryczne w gazie, które zwykle występuje pod ciśnieniem nie niższym niż atmosferyczne, jeśli pole elektryczne między elektrodami (w postaci ostrych, cienkich drutów) nie jest jednorodne. Jonizacja i jarzenie gazu w wyładowaniu koronowym występują tylko w ... ... słownik encyklopedyczny

Korona, wyładowanie elektryczne w gazie, które zwykle występuje pod ciśnieniem nie niższym niż ciśnienie atmosferyczne, jeśli pole elektryczne w pobliżu jednej lub obu elektrod jest bardzo niejednorodne. Podobne pola powstają na elektrodach o bardzo dużej krzywiźnie powierzchni ... ... Encyklopedia technologii

wyładowanie koronowe- vainikinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. wyładowanie koronowe vok. Koronaentladung, f rus. wyładowanie koronowe, m pranc. décharge en couronne, f … Fizikos terminų žodynas

Korona (od łac. korona korona, wieniec), wyładowanie elektryczne w gazie, które zwykle występuje pod ciśnieniem nie niższym niż atmosferyczne, jeśli elektryczne. pole między elektrodami (w postaci punktów, cienkich drutów) jest nierównomierne. Przejawia się w postaci blasku jonizatorów.... ... Duży encyklopedyczny słownik politechniczny

wyładowanie koronowe - jest to zjawisko związane z jonizacją powietrza w polu elektrycznym o dużym natężeniu (świecenie gazów w niejednorodnym polu elektrycznym o dużym natężeniu).

Obszary o dużym natężeniu często powstają z powodu niejednorodności pola elektrycznego, które występuje:

1) Przy wyborze niewłaściwych parametrów podczas procesu projektowania;

2) w wyniku zanieczyszczenia powstającego w trakcie pracy;

3) W wyniku uszkodzeń mechanicznych i zużycia sprzętu.

Podobne pola powstają na elektrodach o bardzo dużej krzywiźnie powierzchni (punkty, cienkie druty). Gdy natężenie pola osiągnie wartość graniczną dla powietrza (około 30 kV / cm), wokół elektrody pojawia się poświata, która ma postać muszli lub korony (stąd nazwa). Wyładowanie koronowe służy do oczyszczania gazów z pyłów i innych zanieczyszczeń (odpylacz elektrostatyczny), do diagnozowania stanu konstrukcji (pozwala na wykrycie pęknięć w produktach). Na liniach elektroenergetycznych wystąpienie wyładowania koronowego jest niepożądane, ponieważ powoduje znaczne straty w przesyłanej energii. W celu zmniejszenia względnej krzywizny elektrod stosuje się linie wielodrutowe (3, 5 lub więcej drutów w określony sposób).

Rodzaje koron i ich identyfikacja

Negatywna „płomienna” korona. Ten rodzaj korony zwykle występuje na ujemnie naładowanym przewodniku, na przykład podczas ujemnej półfali napięcia sieciowego. Ten rodzaj korony wygląda jak płomień, którego kształt, kierunek i wielkość nieustannie się zmienia. Ta korona jest bardzo wrażliwa na zmiany parametrów środowiskowych. Jego wystąpienie prowadzi również do pojawienia się sygnału audio w przybliżeniu dwukrotnej częstotliwości przemysłowej (na przykład 100 Hz) lub jej wielokrotności.

awarie

Uszkodzenia zwykle tworzą się między dwiema izolowanymi, ale blisko rozmieszczonymi płytami metalowymi. Prąd upływu wzdłuż wspornika indukuje pewne poziomy napięcia między płytami, a tym samym wyładowanie między nimi. Wyładowania te są zwykle trudne do zlokalizowania, ponieważ nie ma bezpośredniego połączenia z linią wysokiego napięcia. W kamerze CoroCAM te iskierniki będą wyglądać jak małe, trwałe i bardzo jasne obiekty. Dźwięk wytwarzany przez te wyładowania ma wyższy ton niż korony ujemne i wydaje się niezwiązany z częstotliwością zasilania. Iskierniki zwykle powodują duże zakłócenia radiowe i telewizyjne (np. wysoki RI - zakłócenia radiowe).

Korona pozytywnego blasku

Na dodatnio naładowanym przewodzie (na przykład podczas dodatniej półfali napięcia sieciowego) powstaje dodatnie wyładowanie koronowe. Zwykle znajduje się w miejscach o ostrych narożnikach. Ten rodzaj korony jest niewielki i wygląda jak poświata wokół określonego miejsca. Jest to stosunkowo słabe źródło korony i wytwarza bardzo mały sygnał audio.

Jak poważne jest wyładowanie koronowe/wyładowania pod względem napięcia zakłóceń radiowych (RIV)?

Uwagi ogólne:

Wszystkie iskierniki powodują poważne zakłócenia radiowe.

Jeśli korona jest całkowicie widoczna gołym okiem (w nocy), spowoduje poważne zakłócenia radiowe. (Użyj kamery CoroCAM, aby szybko zlokalizować wszystkie źródła korony, a następnie spróbuj zobaczyć je gołym okiem.)

Korona świecąca dodatnio nie powoduje poważnych zakłóceń radiowych.

Zastosowanie wyładowania koronowego

Elektryczne oczyszczanie gazów (odpylacze elektrostatyczne).

Naczynie wypełnione dymem nagle staje się całkowicie przezroczyste, jeśli wprowadzi się do niego ostre metalowe elektrody podłączone do maszyny elektrycznej, a wszystkie cząstki stałe i ciekłe osadzają się na elektrodach. Wyjaśnienie tego doświadczenia jest następujące: gdy tylko korona zostaje zapalona, ​​powietrze wewnątrz tuby jest silnie zjonizowane. Jony gazu przyczepiają się do cząsteczek kurzu i ładują je. Ponieważ wewnątrz rurki działa silne pole elektryczne, naładowane cząsteczki kurzu przemieszczają się pod wpływem pola do elektrod, gdzie osadzają się.

Liczniki cząstek elementarnych.

Licznik cząstek elementarnych Geigera-Mullera składa się z małego metalowego cylindra wyposażonego w okienko pokryte folią i cienkiego drutu metalowego rozciągniętego wzdłuż osi cylindra i izolowanego od niego. Licznik jest podłączony do obwodu zawierającego źródło prądu, którego napięcie wynosi kilka tysięcy woltów. Dobierane jest napięcie niezbędne do pojawienia się wyładowania koronowego wewnątrz licznika.

Kiedy szybko poruszający się elektron wchodzi do licznika, ten ostatni jonizuje cząsteczki gazu wewnątrz licznika, powodując pewne zmniejszenie napięcia wymaganego do zapalenia korony. W liczniku dochodzi do wyładowania, aw obwodzie pojawia się słaby prąd krótkotrwały. Aby to wykryć, do obwodu wprowadzany jest bardzo duży opór (kilka megaomów) i równolegle do niego podłączony jest czuły elektrometr. Za każdym razem, gdy szybki elektron uderza w wnętrze licznika, arkusze elektrometru uginają się.

Takie liczniki umożliwiają rejestrację nie tylko szybkich elektronów, ale ogólnie wszelkich naładowanych, szybko poruszających się cząstek zdolnych do jonizacji za pomocą zderzeń. Nowoczesne liczniki mogą z łatwością wykryć nawet pojedynczą cząsteczkę uderzającą w nie, dzięki czemu możliwe jest zweryfikowanie z całkowitą pewnością i bardzo dużą jasnością, że elementarne cząstki naładowane naprawdę istnieją w przyrodzie.

piorunochron

Szacuje się, że w atmosferze całego globu występuje jednocześnie około 1800 burz, które dają średnio około 100 błyskawic na sekundę. I chociaż prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w jakąkolwiek osobę jest znikome, to jednak piorun powoduje wiele szkód. Wystarczy wspomnieć, że obecnie około połowa wszystkich wypadków w dużych liniach elektroenergetycznych jest spowodowana przez piorun. Dlatego ochrona odgromowa jest ważnym zadaniem.

Łomonosow i Franklin nie tylko wyjaśnili elektryczną naturę pioruna, ale także wskazali, jak zbudować piorunochron, który chroni przed uderzeniem pioruna. Piorunochron to długi drut, którego górny koniec jest zaostrzony i wzmocniony powyżej najwyższego punktu chronionego budynku. Dolny koniec drutu jest połączony z blachą, a blacha jest zakopana w ziemi na poziomie wody gruntowej. Podczas burzy na Ziemi pojawiają się duże ładunki indukowane, a w pobliżu powierzchni Ziemi pojawia się duże pole elektryczne. Jego intensywność jest bardzo wysoka w pobliżu ostrych przewodników, dlatego na końcu piorunochronu dochodzi do zapłonu wyładowania koronowego. Dzięki temu indukowane ładunki nie mogą gromadzić się na budynku i nie dochodzi do wyładowań atmosferycznych. W tych przypadkach, gdy piorun nadal występuje (a takie przypadki zdarzają się bardzo rzadko), uderza on w piorunochron, a ładunki trafiają na Ziemię nie uszkadzając budynku.

W niektórych przypadkach wyładowanie koronowe z piorunochronu jest tak silne, że na końcówce pojawia się wyraźnie widoczna poświata. Taka poświata pojawia się czasem w pobliżu innych ostrych przedmiotów, na przykład na końcach masztów statków, ostrych koronach drzew itp. Zjawisko to zostało zauważone kilka wieków temu i wywołało przesądny horror nawigatorów, którzy nie rozumieli jego prawdziwej istoty.

Pod wpływem wyładowania koronowego

Elektrofiltry są najskuteczniejszymi urządzeniami do oczyszczania gazów, ponieważ. koszty eksploatacji ich utrzymania, w porównaniu z innymi odpylaczami i popielnikami, są znacznie niższe. Jednocześnie odpylacze elektrostatyczne w pełni spełniają wymagania absolutnego urządzenia do odpylania.

Instalacja oczyszczania gazów elektrycznych składa się z elektrofiltra i zasilacza. Oczyszczany gaz dostaje się do elektrofiltra, którego elektrody są zasilane wysokim napięciem, między elektrodami dochodzi do wyładowania koronowego, w wyniku czego przestrzeń międzyelektrodowa jest wypełniona ujemnie naładowanymi jonami gazu, które pod wpływem działania pola elektrycznego, przejdź od elektrod koronowych do elektrod opadowych.

Elektrody zbierające są podzielone na płytki, rurowe, pudełkowe, prętowe, kieszeniowe, rowkowane, w kształcie litery C, w kształcie tulipana itp.

Zgodnie z metodą odpylania elektrofiltry dzielą się na mokre i suche. W elektrofiltrach suchych wytrząsanie elektrod odbywa się metodą udarową, udarowo-impulsową, wibracyjną itp. W elektrofiltrach mokrych przeprowadza się okresowe lub ciągłe mycie elektrod. W kierunku ruchu oczyszczonego gazu elektrofiltry dzielą się na pionowe i poziome. Ponadto odpylacze elektrostatyczne są jednostrefowe, w których ładowanie i osadzanie cząstek odbywa się w jednej strefie, oraz dwustrefowe, w których ładowanie i osadzanie odbywa się w różnych strefach: jonizatorze i odpylaczu.

Elektrofiltr rurowy Sturtevant

Zgodnie z zasadą tworzenia wyładowania koronowego, elektrofiltry posiadają stałe punkty wyładowania koronowego i niestałe wyładowanie koronowe.

W zależności od rodzaju systemów elektrod koronowych elektrofiltry można podzielić na dwie główne grupy: z ramowymi elektrodami koronowymi oraz ze swobodnie zawieszonymi elektrodami koronowymi. Wstrząsanie elektrod strącających i koronowych odbywa się za pomocą uderzenia, wstrząsu młota udarowego, układu impulsowo-uderzeniowego, mechanizmów wibracyjnych, mycia okresowego i ciągłego.

Fizyka wyładowania koronowego została szczegółowo omówiona w książce N.A. Kaptsova „Wyładowanie koronowe i jego zastosowanie w elektrofiltrach”, opublikowanej w 1947 roku. Zjawisko wyładowania elektrycznego w gazach wyjaśnia kilka teorii wyładowań. Podstawę pierwszej teorii - teorii lawin - położył Townsend w 1900 roku. Po 30 latach została ona dalej rozwinięta w pracach Rogowskiego i, jak pisze N.A. Kaptsov, "i do tej pory służyła jako podstawa do wyjaśnienia zjawiska wyładowania koronowego”. Druga teoria - teoria plazmy wyładowania gazowego - była rozwijana od 1924 roku przez Lengryuma i jego szkołę, ale według N.A. Kaptsova nie ma bezpośredniego związku z wyjaśnieniem fizyki wyładowania koronowego. Trzecia teoria - teoria plazmy izotermicznej - została opracowana w latach przedwojennych przez Elenbasa i innych fizyków holenderskich.

Wyładowanie koronowe to niezależne wyładowanie, które występuje tylko pod warunkiem bardzo dużej niejednorodności pola elektrycznego przynajmniej na jednej z elektrod (punkt to płaszczyzna, nitka to płaszczyzna, dwie nitki, nitka w cylindrze duży promień itp.). Warunki powstania i rozwoju korony są różne dla różnych biegunów „końcówki” (nazwijmy to elektrodą, w pobliżu której mi wysoce niejednorodny).

Jeśli końcówka jest katodą (korona jest „ujemna”), to korona jest zapalana w zasadzie w taki sam sposób jak w wyładowaniu jarzeniowym, tylko po to, aby określić pierwszy współczynnik Townsenda  (od pola mi silnie niejednorodny) w powietrzu (praktycznie ważny przypadek), należy brać pod uwagę sklejanie (obecność tlenu), aby

((x)- p ( x))dx=ln(l+ -1), (8,26)

gdzie  p - współczynnik aplikacji, x 1 - odległość do punktu, w którym mi już tak małe, że jonizacja nie zachodzi: mi 0. W takiej koronie poświata występuje tylko do odległości, również w przybliżeniu równej x jeden . Jeśli „końcówką” jest anoda (korona jest „dodatnia”), obraz zmienia się znacząco: w pobliżu końcówki obserwuje się świecące włókna, jakby uciekały z końcówki (ryc. 8.9). Prawdopodobnie są to streamery z lawin generowanych w kubaturze przez fotoelektrony. Oczywistym jest, że kryterium zapłonu też jest inne – takie samo jak przy formowaniu streamera. W każdym wyładowaniu koronowym niejednorodność jest znacząca MI, tych. specyficzna geometria elektrody.

Mechanizm wypalania wyładowań nie jest do końca jasny, ale nie przeszkadza to w stosowaniu wyładowań koronowych w przemyśle (filtry elektrostatyczne); Wyładowanie koronowe działa również w licznikach Geigera-Mullera. Ale może być również szkodliwe, na przykład na liniach wysokiego napięcia (LEP), wyładowania koronowe powodują zauważalne straty.

Korony są przerywane na różnych częstotliwościach: dla dodatnich do 104 Hz, dla ujemnych - 106 Hz - i jest to zasięg radiowy zakłóceń. Mechanizm nieciągłości wyładowań w koronie dodatniej jest najwyraźniej związany z tym, że elektrony streamerów są wciągane do anody, rdzenie dodatnie osłaniają anodę, a nowe streamery nie mogą powstać, dopóki rdzenie nie trafią do katody. Wtedy anoda "otworzy się" i wzór się powtórzy. W przypadku korony ujemnej niezbędna jest obecność tlenu w powietrzu – oddalając się nieco od korony, elektrony przyklejają się do tlenu, jony ujemne osłaniają końcówkę i dopóki nie trafią do anody, wyładowanie ustaje. Po odejściu jonów wyładowanie pojawi się ponownie i obraz się powtórzy.

Ryż. 8.9. Streamer z dodatniego pręta o średnicy 2 cm do płaszczyzny w odległości 150 cm przy stałym napięciu 125 kW; po prawej - obliczenia, narysowane są powierzchnie ekwipotencjalne, liczby przy krzywych to ułamki przyłożonego napięcia, liczone od płaszczyzny; po lewej zdjęcie serpentyn w tych samych warunkach

Wyładowania wysokiej częstotliwości (HF)

W zakresie HF (10 -1  10 2 MHz) zwyczajowo rozróżnia się mi oraz H rodzaje wyładowań - zgodnie z definiującym wektorem pola elektromagnetycznego. W technologii laserowej używają mi(pojemnościowe) wyładowania, umieszczając objętość roboczą w kondensatorze, do którego płytek przykładane jest napięcie RF (płytki czasami są bezpośrednio wstrzykiwane do objętości, czasami są izolowane dielektrykiem - zwykle szkłem). Moc tych wyładowań jest niewielka (ich zadaniem jest wspomaganie jonizacji), ale intensywność mi duży - do kilkudziesięciu keV.

Zastosowanie pól indukcyjnych HF (H-pola) stał się bardzo szeroki od końca lat 40-tych, choć głównie w postaci pieców HF. Wszędzie tam, gdzie potrzebne jest czyste ciepło i istnieje medium przewodzące, H pola są niezastąpione. Obejmuje to produkcję materiałów półprzewodnikowych i topienie strefowe czystych metali i ultra czystych związków chemicznych, a nawet domowych pieców.

Ryż. 8.10. Wyładowanie indukcyjne w rurze o promieniu R, włożony do długiego elektrozaworu; r 0 - promień plazmy, po prawej - rozkład temperatury wzdłuż promienia

To prawda, że ​​w tych urządzeniach prawie nie ma potrzeby dopasowywania generatora i obciążenia - stosunek rezystancji biernej i czynnej obciążenia zmienia się niewiele. Natomiast w wyładowaniach sprawa jest bardziej skomplikowana: zmiany parametrów medium wyładowania (rezystancja, samoindukcja, wzajemna indukcja - połączenie z wzbudnikiem) mogą się zmieniać w szerokim zakresie. Zwykle cewka indukcyjna to cewka (jest nawet jeden zwój!), wewnątrz której następuje wyładowanie (ryc. 8.10).

Pole przemienne jest skierowane wzdłuż osi cewki, pole jest względem niego osiowe. Aby utrzymać wyładowanie, wymagane jest znacznie mniej niż jego zapalenie. Dlatego do objętości zwykle wprowadzana jest cienka elektroda metalowa, która się nagrzewa, wydziela termoelektrony (czasem częściowo odparowuje), inicjuje wyładowanie, po czym jest usuwana. Podczas pracy moc jest wprowadzana przez przepływ energii elektromagnetycznej:

< S> = (s/4 )<ЕН >, (8.27)

i jest usuwany najczęściej przez przepływ gazu (jest zjonizowany i odprowadza energię). Ale energia elektromagnetyczna wnika w plazmę (przewodnik) na głębokość X, malejąca wykładniczo exp(-x/), gdzie  jest tzw.

 2 = c 2 /(2) , (8,28)

gdzie c to prędkość światła,  to przewodność przewodnika,  to częstotliwość RF

Jeśli< R, następnie energia jest pochłaniana w warstwie o grubości δ, tworząc przewodzący cylinder. Rozkład promienia temperatury T a przewodność σ pokazano na ryc. 8.11, w istocie jest to kompletny analog modelu kanału łuku, nazywany jest „modelem metalowego cylindra”. Należy zauważyć, że faktycznie można kontrolować ciśnienie R(najlepiej więcej!) i flow<ЕН>, określony przez amper-wiatry:

<ЕН> ~ W(gdzie I- obecny, N- liczba zwojów na jednostkę długości cewki indukcyjnej).

WYŁADOWANIE KORONOWE, jeden z rodzajów wyładowań elektrycznych w gazie, które występują w silnie niejednorodnym polu elektrycznym na elektrodzie o małym promieniu krzywizny (punkty, cienkie druty). Najsłynniejsze wyładowanie koronowe w powietrzu, któremu towarzyszy poświata i charakterystyczny trzask.

lub po prostu korona, powstaje w wyniku procesów jonizacji atomów i cząsteczek gazu w obszarze dużego natężenia pola elektrycznego przy małej elektrodzie i jest ograniczona do tego obszaru. Jonizacja prowadzi do pojawienia się naładowanych cząstek gazu: swobodnych elektronów i jonów dodatnich, aw gazach elektroujemnych, do których należy powietrze, do pojawienia się jonów ujemnych. Gdy elektrony poruszają się w polu elektrycznym, uzyskują energię wystarczającą do późniejszej jonizacji atomów i cząsteczek, następuje gwałtowny wzrost liczby naładowanych cząstek, co prowadzi do powstania lawiny elektronowej i pojawienia się wyładowania koronowego. W zależności od biegunowości elektrody i wielkości działającego napięcia wyładowanie koronowe może mieć postać lawinową lub wstęgową. Przy ujemnej polaryzacji elektrody i niezbyt wysokich napięciach zwykle występuje lawinowe wyładowanie koronowe, charakteryzujące się równomiernym świeceniem gazu (na przykład powietrza) na końcówce elektrody. Przy dodatniej biegunowości małej elektrody poza wąską strefą jonizacji prąd jest przenoszony do drugiej elektrody lub do ziemi przez strumień jonów dodatnich. Wyładowanie koronowe typu streamer występuje najczęściej na elektrodzie dodatniej przy zwiększonym natężeniu pola elektrycznego i składa się z zjonizowanych kanałów rozgałęzionych wychodzących z elektrody (patrz Streamery). Zewnętrznie przypomina świecącą koronę (rysunek), która dała nazwę tej formie wyładowania elektrycznego.

W zależności od rodzaju przyłożonego napięcia rozróżnia się pulsacyjne wyładowanie koronowe, które najczęściej jest wyładowaniem typu streamer, wyładowanie koronowe prądu przemiennego występujące w każdym półcyklu przyłożonego napięcia oraz wyładowanie koronowe prądu stałego o kształcie co w znacznym stopniu zależy od polaryzacji elektrody i może być przerywane.

Naładowane cząstki (elektrony i jony) powstające w koronie, poruszając się w polu elektrycznym, odbierają z niej energię, co prowadzi do utraty energii podczas wyładowania koronowego. Jest to szczególnie widoczne podczas wyładowań koronowych na przewodach linii energetycznych (TL). Wyładowaniu koronowemu na przewodach linii energetycznych towarzyszy syczenie i trzaski, a w ciemności i na deszczu – poświata. Ponadto wyładowanie koronowe powoduje zakłócenia radiowe. Ale wyładowanie koronowe może być również użytecznym źródłem naładowanych cząstek, w szczególności, gdy jest stosowane w elektrofiltrach.

Lit.: Kaptsov N.A. Wyładowanie koronowe i jego zastosowanie w elektrofiltrach. M.; L., 1947; Levitov V. I. Korona prądu przemiennego. 2. wyd. M., 1969; Raizer Yu P. Fizyka wyładowania gazu. 2. wyd. M., 1992; Sokolova M. V. Wyładowanie koronowe w gazach // Encyklopedia plazmy niskotemperaturowej / Pod redakcją V. E. Fortova. M., 2000. T. 2.