Embedded Files
Коронний газовий розряд є самостійним газовиим розрядом, тобто — це електричний розряд у газі, що зберігається після припинення дії зовнішнього йонізатора.
Коронний розряд – найбільш містичний із всіх розрядів - характерна форма самостійного газового розряду, що виникає в різко-неоднорідних полях.
Головною особливістю цього розряду є те, що йонізаційні процеси електронами відбуваються не по всій довжині проміжку, а тільки в невеликій його частині поблизу електрода з малим радіусом кривизни (так званого коронуючого електрода).
Ця зона характеризується значно вищими значеннями напруженості поля в порівнянні з середніми значеннями для всього проміжку. Сама назва «коронний» розряд отримала через своє світіння, що спостерігається на тонких проводах і нагадує сонячну корону.
Основними формами коронного розряду є лавинна і стримерна. Назви цих форм обумовлені основними характерними процесами, що мають місце в зоні йонізації відповідних коронних розрядів.
Лавинна корона візуально спостерігається у вигляді відносно тонкого шару, що світиться, на гладких електродах і у вигляді дискретних світних плям на негладких (шорсткуватих) електродах.
Стримерна корона спостерігається у вигляді слабкого світіння ниткоподібних каналів, довжина яких в залежності від конкретних умов може змінюватися в широких межах (від декількох міліметрів до декількох сантиметрів).
Частина проміжку, де відбуваються йонізаційні процеси, називається чохлом коронного розряду, а решта проміжку, де відбувається дрейф заряджених частинок, є зоною дрейфу. Якщо в зоні дрейфу існують заряди тільки одного знаку, то корону називають уніполярною, а якщо заряди обох знаків, то біполярною.
Лавинна форма коронного розряду може реалізовуватися у вигляді безперервної і спалахуючої корони. При позитивній полярності коронуючого електрода спалахуюча корона виникає як в електронегативних, так і в електропозитивних газах.
При негативній полярності напруги живлення спалахуючий характер розряду виникає тільки в електронегативних газах, де електрони потрапляючи в область слабкого поля, прилипають до молекул утворюючи мало рухливі йони, а ті в свою чергу знижують напруженість поля в зоні йонізації. Ці спалахові імпульси отримали назву імпульсів Трічела.
Усім відоме явище стікання електричного заряду. Сутність його полягає в тому, що в найбільш загострених місцях зарядженого тіла, концентрація зарядів є найбільшою. Це, в свою чергу, призводить до зростання напруженості електричного поля Е біля вістря. В момент, коли Е близька до величини пробивної напруги для газу, біля тіла виникає рух заряджених частинок, що в свою чергу зумовлює світіння газу у формі корони навколо дроту або китиць світла біля вістряків.
На фото зображено лінії напруженості електричного поля в загостреного зарядженого провідника
Корона (коронний розряд) виникає в природі під впливом атмосферної електрики (перед грозою) і з’являється на верхівках дерев, навколо високовольтних ліній, на шпилях найвищих будівель та храмів.
Виникання коронного розряду спричиняє проблеми
Для початку, коронний розряд, як правило, небажане явище, тому що воно може створювати звуковий і високочастотний шум, особливо поблизу ліній електропередач.
Коронний розряд є небажаним явищем у електроенергетиці. На «коронування» елементів лінії електропередач та дротів, елементів кріплення випадає велика кількість втрат при передаванні електроенергії.
Коронний розряд, що виникає навколо дротів високовольтних ліній, може призводити до виникнення витоків струму, провокувати пробій ізоляції кабельних ліній, пробій та ушкодження ізоляторів. На лініях високих та надвисоких напруг приділяється велика увага задля зменшення втрат при транспортуванні електроенергії.
Принципи запобігання «коронуванню» полягають у вирівнюванні поверхні арматури або дротів, які знаходяться під напругою задля уникнення точкових виступів, так як у найбільш виступаючих точках створюється найбільша напруженість електромагнітного поля та провокується утворення розряду.
Крім того, переривчастий коронний розряд викликає радіоперешкоди та шумове забруднення. Також в процесі коронного розряду кисень, який знаходиться у повітрі, перетворюється на озон, який має запах і проявляє шкідливий вплив на живі організми в результаті його вдихання.
Застосування коронного розряду
Коронний розряд широко застосовується при очищенні промислових газів від домішок, а саме від частинок пилу, диму і супутніх забруднень. Агрегат, що використовуються для цього, називаються електростатичним фільтром.
Процес ловлення пилу в електричному полі складається з таких підпроцесів: зарядження завислих у газі частинок; руху заряджених частинок до електродів; осадження частинок на електродах і видалення частинок з електродів.
При великій різниці потенціалів швидкість руху, а значить і кінетична енергія іонів та електронів є значною, що спричиняє ударну іонізацію. При цьому спостерігається потріскування і слабке світіння газу (корона) навколо одного з електродів, який і отримав назву коронувального. Негативно заряджені іони і електрони, що утворюються при коронному розряді рухаються до протилежно зарядженого електрода, що отримав назву осаджувального.
При русі в запиленому газі чи тумані негативно заряджені іони заряджають пилинки, завдяки чому, останні також починають рухатись до осаджувального електрода. При контакті з осаджувальним електродом, частинки пилу (туману) віддають йому свій заряд і скидаються з електрода під дією власної ваги або при струшуванні.
Коронний розряд застосовується для діагностики стану конструкцій, тобто дозволяє виявляти тріщини у виробах. Також коронний розряд застосовується в копіювальних апаратах (ксероксах) і лазерних принтерах для заряду світлочутливого барабана, перенесення порошку з барабана на папір і для зняття залишкового заряду з барабана.
Ще коронний розряд застосовується для визначення тиску всередині лампи розжарювання. Величина розряду залежить від вістря і тиску газу навколо нього. Вістря у всіх ламп одного типу - це нитка розжарення. Значить, коронний розряд буде залежати тільки від тиску. А значить, про тиск газу в лампі можна судити за величиною коронного розряду.
Коронний розряд використовується, зокрема, у газорозрядній візуалізації дефектів поверхні провідників і напівпровідників.
Людина може використовувати для своїх потреб навіть ті природні явища, що вважалися шкідливими.
Бувайло Марія, 8-А
Вогні святого Ельма
Одне з найкрасивіших і найдивовижніших явищ природи «Вогні святого Ельма».
Вогонь святого Ельма — досить тривалий електричний розряд, який виникає при великій напруженості електричного поля в атмосфері у вигляді сяйливих пучків на гострих кінцях високих предметів.
Вогні святого Ельма - оптичне явище в атмосфері, що виглядає як тихі розряди у формі пучків або китиць, що світяться. Вони виникають на гострих кінцях високо розташованих предметів при дуже великій напрузі електричного поля в атмосфері - близько 100 000 В/м.
За фізичною природою є особливою формою самостійного газового розряду - коронного розряду.
Під час грози їх можна спостерігати на корабельних щоглах, кінцях крил літака і навіть на чагарниках. Блакитне, зелене або фіолетове світіння супроводжується потріскуванням. За фізичною природою ці розряди — особлива форма коронного розряду.
Льотчики бачать вогні святого Ельма найчастіше: вони утворюються на кінцях крил або лопатях пропелерів, якщо літаку доводиться перетинати фронт грозових хмар. Електричні розряди нерідко досягають такої сили, що створюють перешкоди для радіозв'язку.
Повідомлення про блакитних вогнях, тьмяно мерехтливих на корабельних щоглах, сходять до давнини, коли греки і римляни інтерпретували це видовище як відвідування близнюків-напівбогів Кастора і Поллукса. Вважаючись рятівниками тих, хто знаходиться в небезпеці, поява близнюків стало б обнадійливим знаком для моряків, які переживають шторм.
Згодом це явище отримало свою сучасну назву від святого Еразма, або скорочено святого Ельма, який жив у третьому столітті. Святий Ельмо здобув славу як покровитель моряків Моряки молилися до нього в хвилини лиха і продовжували тлумачити сяйво танцювального вогню Святого Ельма і шипіння на кінчиках своїх човнів як сприятливу прикмету.
Легенда свідчить, що святий помер під час шторму на палубі корабля. Перед смертю він пообіцяв, що і з того світу молитиметься за моряків і подаватиме знаки про їхню майбутню долю, і цими знаками стануть чарівні вогники, що танцюють.
Святий дотримав слова: з того часу вогні, що виникли на щоглах корабля під час шторму, пророкували швидке закінчення негоди і служили добрим знаком для мореплавців.
З розвитком Романтизму і зростанням популярності готичних новел у XVIIIXIX ст. вогні святого Ельма перетворилися на зловісну ознаку і прояв гніву вищих сил. Ймовірно, така різка зміна ставлення до цього явища була також зумовлена поширенням суднових магнітних компасів. При появі вогнів навколо судна прилади на якийсь час виходили з ладу і збивали з пантелику і без того стривожених штормом моряків.
Альпіністи також добре знайомі з вогнями святого Ельма. Коли альпіністи входять у грозову хмару, над головами може з'являтися німб, що світиться, сяють кінчики пальців, з льодорубів стікає полум'я. Спостерігачі кажуть, що в грозу світяться навіть верхівки дерев та роги тварин.
Наукове розуміння вогню Святого Ельма стало можливим тільки після того, як британський хімік і фізик Вільям Крукс створив те, що він назвав “випромінюючою матерією”, завдяки своїй роботі з вакуумними лампами в 1879 році.
Відкриття електрона відбулося два десятиліття потому, відкривши, що світ складається не тільки з нейтральних атомів. Виявлення того, що атоми містять більш дрібні заряджені частинки, виявилося необхідним для розуміння того, чому матерія Крукса сяяла, відкривши абсолютно нову область фізики плазми.Наукове розуміння вогню Святого Ельма стало можливим тільки після того, як британський хімік і фізик Вільям Крукс створив те, що він назвав “випромінюючою матерією”, завдяки своїй роботі з вакуумними лампами в 1879 році. Відкриття електрона відбулося два десятиліття потому, відкривши, що світ складається не тільки з нейтральних атомів. Виявлення того, що атоми містять більш дрібні заряджені частинки, виявилося необхідним для розуміння того, чому матерія Крукса сяяла, відкривши абсолютно нову область фізики плазми.
Плазма виникає, коли надлишкова енергія розщеплює атоми в нейтральному газі для створення зарядженого газу. Один із способів створення плазми-це нагрівання. Наприклад, нагрівання твердого льоду розбиває молекулярні кристали на рідку воду, а кипляча рідка вода вивільняє молекули води, які піднімаються у вигляді газоподібної пари. Продовжуйте додавати енергію в пару (наприклад, нагріваючи його вище 12 000 градусів Цельсія), і атоми в молекулах води втратять свої електрони і перетворяться в іони.
Ця точка являє собою перехід від газу нейтральних частинок, до плазми, що містить безліч заряджених частинок. Електрика може розривати молекули газу і створювати плазму легше, ніж тепло, що є ключем до вогню Святого Ельма.
Під час шторму тертя створює додаткові електрони в певних частинах хмар, створюючи потужні електричні поля, які досягають Землі. Досить сильне поле теоретично може перетворити повітря в плазму в будь-якому місці, але на практиці гострі точки (такі як Щогла корабля), як правило, концентрують поле, відриваючи електрони від атомів, залишаючи заряджені іони в особливо великій кількості поблизу гострих місць.
У нашій країні вогні святого Ельма є вкрай рідкісним явищем, для нього навіть не вигадано власної назви, тому ми користуємося загальноєвропейською.
Хоча фахівці вже давно розвіяли ауру таємничості навколо цього практично нешкідливого явища і навіть змусили його працювати в інтересах сучасних технологій, вогні святого Ельма, як і раніше, зачаровують і захоплюють випадкових спостерігачів - як і тисячі років тому.
Для того, щоб подивитися на вогні святого Ельма, інакше кажучи, на свічення іонізованого газу, сучасній людині необов'язково вирушати в плавання або в політ під час грози. Це явище можна побачити у звичайній лампі денного світла, неоновій та інших галогенових лампах.
Аслан Еміне , 8-А
Page updated
Google Sites
Report abuse