Szikrakisülés

Szikrakisülés (elektromos szikra) - a gázokban előforduló elektromos kisülés nem álló formája . Az ilyen kisülés általában atmoszférikus nagyságrendű nyomáson fordul elő, és jellegzetes hanghatás kíséri - a szikra "repedése". A szikrakisülés főcsatornájában a hőmérséklet elérheti a 10 000  K -t [1] . A természetben a szikrakisülések gyakran villámlás formájában fordulnak elő . A levegőben lévő szikra által "átszúrt" távolság az elektródák felületéhez közeli elektromos tér erősségétől és alakjától függ. Az olyan gömbök esetében, amelyek sugara sokkal nagyobb, mint a kisülési rés, 30  kV -nak számít centiméterenként, tűk esetében - 10 kV centiméterenként.

Feltételek

Szikrakisülés akkor következik be, ha az energiaforrás teljesítménye nem elegendő egy álló ívkisülés vagy izzítókisülés fenntartásához . Ebben az esetben a kisülési áram éles növekedésével egyidejűleg a kisülési rés feszültsége rövid ideig (néhány mikromásodperctől több száz mikromásodpercig) a szikrakisülés kioltásának feszültsége alá esik, ami a a mentesítés megszüntetése. Ezután az elektródák közötti potenciálkülönbség ismét megnő, eléri a gyújtási feszültséget, és a folyamat megismétlődik. Más esetekben, amikor a forrás teljesítménye kellően nagy, az erre a kisülésre jellemző jelenségek teljes halmaza is megfigyelhető, de ezek csak átmeneti folyamatok, amelyek más típusú - leggyakrabban ív - kisülés kialakulásához vezetnek. .

Természet

A szikrakisülés fényes, gyorsan eltűnő vagy egymást helyettesítő fonalas, gyakran erősen elágazó csíkok - szikracsatornák - nyalábja . Ezek a csatornák plazmával vannak megtöltve , amely erős szikrakisülésben nemcsak a forrásgáz ionjait tartalmazza, hanem az elektród anyagának ionjait is , amely a kisülés hatására intenzíven elpárolog. A szikracsatornák kialakulásának mechanizmusát (és ennek következtében a szikrakisülés előfordulását) a gázok elektromos lebontásának streamer elmélete magyarázza. Ezen elmélet szerint a kisülési rés elektromos mezőjében fellépő elektronlavinákból bizonyos körülmények között streamerek jönnek létre  - halványan izzó vékony elágazó csatornák, amelyek ionizált gázatomokat és szabad elektronokat tartalmaznak. Közülük megkülönböztethető az úgynevezett vezető  - egy gyengén világító kisülés, amely "kikövezi az utat" a fő kisüléshez. Az egyik elektródáról a másikra haladva lefedi a kisülési rést és összeköti az elektródákat egy folyamatos vezető csatornával. Ezután a lefektetett út mentén ellenkező irányban a fő kisülés áthalad, az áram erősségének és a bennük felszabaduló energia mennyiségének hirtelen növekedésével. Mindegyik csatorna gyorsan tágul, ami lökéshullámot eredményez a határain . A táguló szikracsatornákból származó lökéshullámok kombinációja hangot generál , amelyet a szikra "repedéseként" érzékelnek (villámlás - mennydörgés esetén).

A szikrakisülés gyújtási feszültsége általában meglehetősen magas. A szikra elektromos térerőssége a törés pillanatában néhány tíz kilovolt/centiméterről (kV/cm) néhány mikroszekundum után körülbelül 100 V/cm -re csökken. Az erős szikrakisülés maximális áramerőssége több száz kiloamper nagyságrendű értéket is elérhet.

A szikrakisülés egy speciális típusa a csúszó szikrakisülés , amely a gáz és az elektródák között elhelyezett szilárd dielektrikum határfelületén jön létre, feltéve, hogy a térerősség meghaladja a levegő áttörési erősségét. A csúszó szikrakisülés azon területei, amelyeken egy előjelű töltések vannak túlsúlyban, más előjelű töltéseket indukálnak a dielektrikum felületén, aminek következtében szikracsatornák kúsznak végig a dielektrikum felületén, kialakítva az úgynevezett Lichtenberg-figurákat . .

A szikrakisüléshez hasonló folyamatok jellemzőek a kefekisülésre is, amely egy átmeneti szakasz a korona és a szikrakisülés között.

A szikrakisülés viselkedése nagyon jól látható a Tesla transzformátorból nyert kisülések lassított felvételén (Fimpulzus = 500 Hz , U = 400 kV) [2] . Az impulzusok átlagos áramerőssége és időtartama nem elegendő az ív meggyújtásához, de nagyon alkalmas egy fényes szikracsatorna kialakítására.

Lásd még

• gázkisülés
• koronakisülés
• ívkisülés
• izzó kisülés

Jegyzetek

1. ↑ Saveliev, 1988 , p. 255.
2. ↑ Videó a kisülések nagy sebességű felvételéről . Letöltve: 2017. szeptember 29. Az eredetiből archiválva : 2016. október 5.. (határozatlan)

Források

• Vorobjov A. A., Nagyfeszültségű technika. - Moszkva-Leningrád, GosEnergoIzdat, 1945.
• Physical Encyclopedia, v.2 - M.: Great Russian Encyclopedia p.218 .
• Raizer Yu. P. A gázkisülés fizikája. - 2. kiadás — M  .: Nauka, 1992. — 536 p. — ISBN 5-02014615-3 .
• Saveljev I. V. 87. §. Szikra- és koronakisülések  // Általános fizika tantárgy  : Tankönyv: 3 kötetben . - 3. kiadás, Rev. - M.  : Nauka, 1988. - T. 2. - S. 255-257. — 496 p.

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)