Искровой разряд
Искрово́й разря́д (и́скра электрическая) — нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах. Такой разряд возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом — «треском» искры. Температура в главном канале искрового разряда может достигать 10 000 К. В природе искровые разряды часто возникают в виде молний. Расстояние, «пробиваемое» искрой в воздухе, зависит от напряженности электрического поля у поверхности электродов и их формы. Для сфер, радиус которых много больше разрядного промежутка, она считается равной 30 кВ на сантиметр, для иголок — 10 кВ на сантиметр.
Условия
Искровой разряд происходит, если мощность источника энергии недостаточна для поддержания стационарного дугового разряда или тлеющего разряда. В этом случае одновременно с резким возрастанием разрядного тока напряжение на разрядном промежутке в течение короткого времени (от нескольких микросекунд до нескольких сотен микросекунд) падает ниже напряжения погасания искрового разряда, что приводит к прекращению разряда. Затем разность потенциалов между электродами вновь растёт, достигает напряжения зажигания, и процесс повторяется. В других случаях, когда мощность источника достаточно велика, также наблюдается вся совокупность явлений, характерных для этого разряда, но они являются лишь переходным процессом, ведущим к установлению разряда другого типа — чаще всего дугового.
Природа
Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — . Эти каналы заполнены плазмой, в состав которой в мощном искровом разряде входят не только ионы исходного газа, но и ионы вещества электродов, интенсивно испаряющегося под действием разряда. Механизм формирования искровых каналов (и, следовательно, возникновения искрового разряда) объясняется стримерной теорией электрического пробоя газов. Согласно этой теории, из электронных лавин, возникающих в электрическом поле разрядного промежутка, при определённых условиях образуются стри́меры — тускло светящиеся тонкие разветвлённые каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них свободные электроны. Среди них можно выделить так называемый лидер — слабо светящийся разряд, «прокладывающий» путь для основного разряда. Он, двигаясь от одного электрода к другому, перекрывает разрядный промежуток и соединяет электроды непрерывным проводящим каналом. Затем в обратном направлении по проложенному пути проходит главный разряд, сопровождаемый резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры (в случае молнии — гром).
Напряжение зажигания искрового разряда, как правило, достаточно велико. Напряжённость электрического поля в искре понижается от нескольких десятков киловольт на сантиметр (кВ/см) в момент пробоя до порядка 100 В/см спустя несколько микросекунд. Максимальная сила тока в мощном искровом разряде может достигать значений порядка нескольких сотен килоампер.
Особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд, возникающий вдоль поверхности раздела газа и твёрдого диэлектрика, помещенного между электродами, при условии превышения напряженностью поля пробивной прочности воздуха. Области скользящего искрового разряда, в которых преобладают заряды какого-либо одного знака, индуцируют на поверхности диэлектрика заряды другого знака, вследствие чего искровые каналы стелются по поверхности диэлектрика, образуя при этом так называемые фигуры Лихтенберга.
Процессы, близкие к происходящим при искровом разряде, свойственны также кистевому разряду, который является переходной стадией между коронным и искровым.
Поведение искрового разряда очень хорошо можно разглядеть на замедленной съёмке разрядов (Fимп.=500 Гц,U=400 кВ), полученных с трансформатора Тесла. Средний ток и длительность импульсов недостаточна для зажигания дуги, но для образования яркого искрового канала вполне пригодна.
См. также
Примечания
- Савельев, 1988, с. 255.
- Видео высокоскоростной съёмки разрядов. Дата обращения: 29 сентября 2017. Архивировано 5 октября 2016 года.
Источники
- Воробьёв А. А., Техника высоких напряжений. — Москва-Ленинград, ГосЭнергоИздат, 1945.
- Физическая энциклопедия, т.2 — М.:Большая Российская Энциклопедия стр.218.
- Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — 2-е изд. — М. : Наука, 1992. — 536 с. — ISBN 5-02014615-3.
- Савельев И. В. §87. Искровой и коронный разряды // Курс общей физики : Учебное пособие : в 3 т.. — 3-е изд., испр. — М. : Наука, 1988. — Т. 2. — С. 255—257. — 496 с.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Искровой разряд, Что такое Искровой разряд? Что означает Искровой разряд?
U etogo termina sushestvuyut i drugie znacheniya sm Razryad Iskrovo j razrya d i skra elektricheskaya nestacionarnaya forma elektricheskogo razryada proishodyashaya v gazah Takoj razryad voznikaet obychno pri davleniyah poryadka atmosfernogo i soprovozhdaetsya harakternym zvukovym effektom treskom iskry Temperatura v glavnom kanale iskrovogo razryada mozhet dostigat 10 000 K V prirode iskrovye razryady chasto voznikayut v vide molnij Rasstoyanie probivaemoe iskroj v vozduhe zavisit ot napryazhennosti elektricheskogo polya u poverhnosti elektrodov i ih formy Dlya sfer radius kotoryh mnogo bolshe razryadnogo promezhutka ona schitaetsya ravnoj 30 kV na santimetr dlya igolok 10 kV na santimetr Neskolko iskrovyh razryadov otsnyatyh pri dlitelnoj vyderzhkeUsloviyaIskrovoj razryad proishodit esli moshnost istochnika energii nedostatochna dlya podderzhaniya stacionarnogo dugovogo razryada ili tleyushego razryada V etom sluchae odnovremenno s rezkim vozrastaniem razryadnogo toka napryazhenie na razryadnom promezhutke v techenie korotkogo vremeni ot neskolkih mikrosekund do neskolkih soten mikrosekund padaet nizhe napryazheniya pogasaniya iskrovogo razryada chto privodit k prekrasheniyu razryada Zatem raznost potencialov mezhdu elektrodami vnov rastyot dostigaet napryazheniya zazhiganiya i process povtoryaetsya V drugih sluchayah kogda moshnost istochnika dostatochno velika takzhe nablyudaetsya vsya sovokupnost yavlenij harakternyh dlya etogo razryada no oni yavlyayutsya lish perehodnym processom vedushim k ustanovleniyu razryada drugogo tipa chashe vsego dugovogo PrirodaIskrovoj razryad predstavlyaet soboj puchok yarkih bystro ischezayushih ili smenyayushih drug druga nitevidnyh chasto silno razvetvlyonnyh polosok Eti kanaly zapolneny plazmoj v sostav kotoroj v moshnom iskrovom razryade vhodyat ne tolko iony ishodnogo gaza no i iony veshestva elektrodov intensivno isparyayushegosya pod dejstviem razryada Mehanizm formirovaniya iskrovyh kanalov i sledovatelno vozniknoveniya iskrovogo razryada obyasnyaetsya strimernoj teoriej elektricheskogo proboya gazov Soglasno etoj teorii iz elektronnyh lavin voznikayushih v elektricheskom pole razryadnogo promezhutka pri opredelyonnyh usloviyah obrazuyutsya stri mery tusklo svetyashiesya tonkie razvetvlyonnye kanaly kotorye soderzhat ionizirovannye atomy gaza i otsheplyonnye ot nih svobodnye elektrony Sredi nih mozhno vydelit tak nazyvaemyj lider slabo svetyashijsya razryad prokladyvayushij put dlya osnovnogo razryada On dvigayas ot odnogo elektroda k drugomu perekryvaet razryadnyj promezhutok i soedinyaet elektrody nepreryvnym provodyashim kanalom Zatem v obratnom napravlenii po prolozhennomu puti prohodit glavnyj razryad soprovozhdaemyj rezkim vozrastaniem sily toka i kolichestva energii vydelyayushegosya v nih Kazhdyj kanal bystro rasshiryaetsya v rezultate chego na ego granicah voznikaet udarnaya volna Sovokupnost udarnyh voln ot rasshiryayushihsya iskrovyh kanalov porozhdaet zvuk vosprinimaemyj kak tresk iskry v sluchae molnii grom Napryazhenie zazhiganiya iskrovogo razryada kak pravilo dostatochno veliko Napryazhyonnost elektricheskogo polya v iskre ponizhaetsya ot neskolkih desyatkov kilovolt na santimetr kV sm v moment proboya do poryadka 100 V sm spustya neskolko mikrosekund Maksimalnaya sila toka v moshnom iskrovom razryade mozhet dostigat znachenij poryadka neskolkih soten kiloamper Osobyj vid iskrovogo razryada skolzyashij iskrovoj razryad voznikayushij vdol poverhnosti razdela gaza i tvyordogo dielektrika pomeshennogo mezhdu elektrodami pri uslovii prevysheniya napryazhennostyu polya probivnoj prochnosti vozduha Oblasti skolzyashego iskrovogo razryada v kotoryh preobladayut zaryady kakogo libo odnogo znaka induciruyut na poverhnosti dielektrika zaryady drugogo znaka vsledstvie chego iskrovye kanaly stelyutsya po poverhnosti dielektrika obrazuya pri etom tak nazyvaemye figury Lihtenberga Processy blizkie k proishodyashim pri iskrovom razryade svojstvenny takzhe kistevomu razryadu kotoryj yavlyaetsya perehodnoj stadiej mezhdu koronnym i iskrovym Povedenie iskrovogo razryada ochen horosho mozhno razglyadet na zamedlennoj syomke razryadov Fimp 500 Gc U 400 kV poluchennyh s transformatora Tesla Srednij tok i dlitelnost impulsov nedostatochna dlya zazhiganiya dugi no dlya obrazovaniya yarkogo iskrovogo kanala vpolne prigodna Sm takzheGazovyj razryad Koronnyj razryad Dugovoj razryad Tleyushij razryadPrimechaniyaSavelev 1988 s 255 Video vysokoskorostnoj syomki razryadov neopr Data obrasheniya 29 sentyabrya 2017 Arhivirovano 5 oktyabrya 2016 goda IstochnikiVorobyov A A Tehnika vysokih napryazhenij Moskva Leningrad GosEnergoIzdat 1945 Fizicheskaya enciklopediya t 2 M Bolshaya Rossijskaya Enciklopediya str 218 Rajzer Yu P Fizika gazovogo razryada 2 e izd M Nauka 1992 536 s ISBN 5 02014615 3 Savelev I V 87 Iskrovoj i koronnyj razryady Kurs obshej fiziki Uchebnoe posobie v 3 t 3 e izd ispr M Nauka 1988 T 2 S 255 257 496 s
