Виды электрических разрядов в газе.

Классификация

Понятие электрического разряда в газе включает все случаи перемещения в газе заряженных частиц под действием электрического поля.

I тип классификации: стационарные и не стационарные.

II тип классификации: самостоятельные и несамостоятельные.

Стационарные: электрический разряд, у которого параметры разрядного промежутка не меняются или меняются на столько медленно, что этими изменениями можно пренебречь.(дуга на открытом воздухе, тлеющий разряд)

Не стационарные: электрические разряды, с быстрым изменением физических параметров разрядного промежутка.(искровой разряд)

Самостоятельные: электрические разряды, которые самоподдерживаются в результате ионизационных процессов в межэлектродных пространствах и на электродах без постороннего ионизатора.

Несамостоятельные: разряды, которые поддерживаются за счет действия внешнего ионизатора.(разряд в лампе)

 

 

7. Формы самостоятельного разряда в газе.

Зависимость тока, проходящего через газовый промежуток с однородной электрической плотностью, от величины приложенного напряжения

ОА – ток увеличивается при увеличении U. т.к. всё большее число заряженных частиц, образовавшихся в результате действия сторонних ионизаторов, втягивается в цепь тока

АВ – насыщение

ВС – рост тока свидетельствует о появлении процесса ионизации под действием сил эл. поля.

С-резкое увеличение тока, промежуток теряет свойства изолятора и превращается в проводник.

При U₀ происходит резкое увеличение тока.

Такой вид ВАХ свидетельствует о том, что газ теряет изоляционные свойства и превращается в проводник.

Эл пробой – явление, при котором между электродами в газовом промежутке образуется канал высокой проводимости. Весь процесс образ-я пробоя называется эл. разрядом.

Эл. разряд, соответствующий ОАВС называется несамостоятельным, стационарным. За точкой С – разряд является самостоятельным. Если ток ОАВС определяется мощностью сторонних ионизаторов, то за точкой С ток определяется только R, C, L, P источника питания. Uo наз-ся начальным напряжением самостоятельного разряда.

Формы самостоятельного разряда могут быть различными в зависимости от условий.

1. При низких давлениях, когда из-за малого кол-ва молекул(N=P/kT) проводимость разрядного промежутка небольшая возникает тлеющий разряд. Плотность тока этого разряда 1-5 mА/см². Разряд занимает все междуэлектродное пространство.
2. При любых давлениях и малой мощностиисточника напряжения или при кратковременном наложении U имеет место искровой разряд, который занимает всё междуэлектродное пространство.
3. При большой мощности источника напряжения искровой разряд переходит в дуговой разряд. Дуга всегда возникает после искры.

Эл. поля классифицируют в зависимости от коэф-та неоднородности Кн:  

       1.) Кн = 1 – однородное                        2.) 1 <Kн <= 1.3 - слабонеоднородное

       3.) 1.3 <Kн <=4 – неоднородное          4.) Kн > 4 – сильно (резко) неоднородное поле.

В неоднородных полях самостоятельный разряд начинается в виде коронного. Он имеет место где напряжённость поля высока. При коронном разряде не возникает канала высокой проводимости (сохраняются изоляционные свойства). Однако он может перейти в искру (дугу).

 

Лавина электронов

Переход от несамостоятельного разряда к самостоятельному может быть вызван двумя способами:

1) воздействием внешнего ионизатора.

2) повышением U на промежутке.

Пусть в газовом промежутке около катода появился 1 свободный электрон. При высокой напряженности поля он может произвести ионизацию молекул газа столкновением, продолжив при этом своё движение к аноду. Появляется второй электрон и вместе с первым ионизируют другие молекулы. Т.о. число электронов в промежутке, движущихся к аноду, возрастает в геометрической прогрессии.

Процесс нарастания числа  движущихся в электрическом поле к аноду называется лавиной электронов.

 

Положительные ионы движутся к катоду и бомбардируют его. Вероятность освобождения свободных электронов с поверхности катода мала. Этот процесс начинает играть только при стационарных разрядах. Возбужденные лавиной молекулы при возвращении в нормальное состояние излучают фотоны, которые могут ионизировать молекулы и освободить электроны с поверхности катода. Возникшие вторичные электроны могут инициировать новые лавины. Если в среднем число электронов вторичных и начальной лавины равно, то разряд будет самостоятельным. При несамостоятельном разряде лавины в среднем не воспроизводятся. Т.о. условием возникновения самостоятельного разряда является воспроизводство в среднем электронных лавин в разрядном промежутке.